JP5013525B2 - X-ray diffraction measurement method and X-ray diffraction apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、固定発散スリットを用いてX線回折測定を行うX線回折測定方法及びその装置に関する。   The present invention relates to an X-ray diffraction measurement method and apparatus for performing X-ray diffraction measurement using a fixed divergent slit.

X線回折測定においては、一般に、X線源から出射されたX線を入射角度「θ」で試料へ照射し、試料から回折角度「2θ」で出た回折線をX線検出器によって検出し、X線検出器の出力信号に基づいて回折線の強度Iを求める。回折角度「2θ」は、常に、入射角度「θ」の2倍の角度である。回折線強度IをX線入射角度「θ」の関数と考えれば回折線強度はI(θ)と表記できる。また、回折線強度Iを回折角度「2θ」の関数と考えれば回折線強度はI(2θ)と表記できる。本明細書では、説明の便宜上、I(θ)の表記を多用する。   In X-ray diffraction measurement, in general, a sample is irradiated with X-rays emitted from an X-ray source at an incident angle “θ”, and the diffraction lines emitted from the sample at a diffraction angle “2θ” are detected by an X-ray detector. The intensity I of the diffraction line is obtained based on the output signal of the X-ray detector. The diffraction angle “2θ” is always twice the incident angle “θ”. Considering the diffraction line intensity I as a function of the X-ray incident angle “θ”, the diffraction line intensity can be expressed as I (θ). If the diffraction line intensity I is considered as a function of the diffraction angle “2θ”, the diffraction line intensity can be expressed as I (2θ). In this specification, the notation of I (θ) is frequently used for convenience of explanation.

上記のX線回折測定の際、X線源から出射したX線は、一般に、発散スリット(DS:Divergence Slit:ダイバージェンススリット)によって試料幅方向の照射サイズが規制された状態で試料に照射される。X線回折測定において発散スリットのスリット幅(すなわち、発散角)を固定値とすることは従来から広く知られている。例えば、非特許文献1の第178頁(第7章「ディフラクトメーターおよび分光計の取扱い」、セクション7−3「X線光学(x-ray optics)」)には、普通に使われる発散スリットの広がり角(すなわち、発散角)は「1°」であること、すなわち発散角が固定値であることが開示されている。   In the above X-ray diffraction measurement, the X-rays emitted from the X-ray source are generally irradiated onto the sample in a state where the irradiation size in the sample width direction is regulated by a diverging slit (DS: Divergence Slit). . It has been widely known that the slit width (that is, the divergence angle) of the divergence slit is a fixed value in the X-ray diffraction measurement. For example, page 178 of Non-Patent Document 1 (Chapter 7 “Handling of Diffractometers and Spectrometers”, Section 7-3 “X-ray optics”) contains commonly used divergent slits. It is disclosed that the spread angle (that is, the divergence angle) is “1 °”, that is, the divergence angle is a fixed value.

また、特許文献1の発明の詳細な説明の従来技術の説明部分及び第1図(その説明は第2頁)には、発散スリット(当該文献では「拡散スリット」といっている)の発散角を固定値とすることが開示されている。以下、発散角が固定値である発散スリットを固定発散スリットということにし、発散角が可変である発散スリットを可変発散スリットということにする。   Further, in the description of the prior art in the detailed description of the invention of Patent Document 1 and FIG. 1 (the description is on page 2), the divergence angle of the divergence slit (referred to as “diffusion slit” in the document) is shown. A fixed value is disclosed. Hereinafter, a divergence slit having a fixed divergence angle is referred to as a fixed divergence slit, and a divergence slit having a variable divergence angle is referred to as a variable divergence slit.

B.D.CULLITY、松村源太郎、「カリティ新版X線回折要論」、株式会社アグネ、1989年3月25日、7刷、p.178B. D. CULLITY, Gentaro Matsumura, “Karity New Edition X-ray diffraction theory”, Agne, Inc., March 25, 1989, 7th edition, p. 178 特開昭50−63982号公報(第2頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 50-63982 (2nd page, FIG. 1)

従来、固定発散スリットを用いて行われるX線回折測定において、試料は、図6(a)及び図6(b)に符号Sで示すように標準試料領域(標準試料幅Wr×標準試料高さHrで規定される領域)に配置される。一般的なX線回折装置では、Wr=Hr=20mmに設定されることが多い。図6(b)は図6(a)のZ−Z線に従った断面図である。これらの図において、X線源Fから放出されたX線は発散スリット101によってその発散が規制された状態で試料Sへ照射される。試料Sから回折線が発生すると、その回折線はX線検出器102によって検出される。 Conventionally, in an X-ray diffraction measurement performed using a fixed divergence slit, a sample is a standard sample region (standard sample width Wr × standard sample height) as indicated by a symbol S in FIGS. 6 (a) and 6 (b). (Region defined by Hr). In a general X-ray diffractometer, Wr = Hr = 20 mm is often set. FIG. 6B is a cross-sectional view according to the Z 6 -Z 6 line of FIG. In these figures, the X-rays emitted from the X-ray source F are irradiated to the sample S in a state where the divergence is regulated by the divergence slit 101. When a diffraction line is generated from the sample S, the diffraction line is detected by the X-ray detector 102.

試料Sに照射されたX線は、図6(a)において試料Sを取り囲む鎖線によって矩形状に示されている。試料Sを照射するX線の幅(この幅を「X線照射幅」ということにする)Wは、発散スリット101の発散角「β」とX線入射角「θ」によって決まる。図6(b)はX線入射角度θが低角の場合であり、そのためにX線照射幅W0>標準試料幅Wrとなる場合を示している。図7(c)はX線入射角度θが境界角の場合であり、X線照射幅W0=試料幅(図では標準試料幅Wr)となる場合を示している。そして、図7(d)はX線入射角度θが高角の場合であり、X線照射幅W0<標準試料幅Wrとなる場合を示している。 The X-rays irradiated on the sample S are shown in a rectangular shape by a chain line surrounding the sample S in FIG. The width of the X-ray that irradiates the sample S (this width is referred to as “X-ray irradiation width”) W 0 is determined by the divergence angle “β” of the divergence slit 101 and the X-ray incident angle “θ”. FIG. 6B shows a case where the X-ray incident angle θ is a low angle, and accordingly, a case where the X-ray irradiation width W0> the standard sample width Wr is satisfied. FIG. 7C shows a case where the X-ray incident angle θ is a boundary angle, and the X-ray irradiation width W0 = sample width (standard sample width Wr in the figure). FIG. 7D shows the case where the X-ray incident angle θ is a high angle, and the case where the X-ray irradiation width W0 <the standard sample width Wr is satisfied.

図6(a)において、試料Sを照射するX線の高さ、すなわちX線照射幅W0に対して直交する方向におけるX線の長さは、その高さ及び標準試料高さHrを明確に示すために、標準試料高さHrよりも大きく描かれている。しかしながら、実際には、試料Sを照射するX線の高さは標準試料高さHrとほぼ同じである。そして、試料Sを照射するX線の高さの標準試料高さHrに対するそのような状況は、図8(a)、図8(b)、及び図9(a)のそれぞれの場合も同じである。   In FIG. 6A, the height of the X-rays that irradiate the sample S, that is, the length of the X-rays in the direction orthogonal to the X-ray irradiation width W0, clearly indicates the height and the standard sample height Hr. For the sake of illustration, it is drawn larger than the standard sample height Hr. However, in practice, the height of X-rays that irradiate the sample S is substantially the same as the standard sample height Hr. And such a situation with respect to the standard sample height Hr of the X-ray height which irradiates the sample S is the same also in each case of Fig.8 (a), FIG.8 (b), and FIG.9 (a). is there.

標準試料領域に配置された試料(この試料を「標準充填試料」ということにする)に対して固定発散スリットを用いてX線回折測定を行う際には、X線入射角θを図6(b)に示す低角度領域から図7(d)に示す高角度領域まで走査させ、その走査中にX線検出器102によって試料Sからの回折線を検出する。   When X-ray diffraction measurement is performed using a fixed divergent slit on a sample placed in the standard sample region (this sample is referred to as “standard packed sample”), the X-ray incident angle θ is set as shown in FIG. Scanning is performed from the low-angle region shown in b) to the high-angle region shown in FIG. 7D, and the diffraction lines from the sample S are detected by the X-ray detector 102 during the scanning.

ところで、実際にX線回折測定を行う際には、十分な量の試料が入手できないことがある。この場合には、図6(a)に示す標準試料領域(Wr×Hr)の全域を試料Sで埋めることができないという状態になる。この場合、そのような少ない量の試料Sの配置の仕方として、図8(a)に示す方法及び図8(b)に示す方法の2種類が考えられる。   By the way, when actually performing X-ray diffraction measurement, a sufficient amount of sample may not be available. In this case, the entire standard sample region (Wr × Hr) shown in FIG. 6A cannot be filled with the sample S. In this case, as a method of arranging such a small amount of the sample S, two types, a method shown in FIG. 8A and a method shown in FIG.

図8(a)の方法は、試料幅を標準試料幅Wrとし、試料高さを標準試料高さHrよりも狭いHsとするものである。本明細書ではこの配置を「横長配置」ということにする。一方、図8(b)の方法は、試料幅を標準試料幅Wrよりも狭いWsとし、試料高さを標準試料高さHrとするものである。本明細書ではこの配置を「縦長配置」ということにする。   In the method of FIG. 8A, the sample width is set to the standard sample width Wr, and the sample height is set to Hs narrower than the standard sample height Hr. In this specification, this arrangement is referred to as “horizontal arrangement”. On the other hand, in the method of FIG. 8B, the sample width is set to Ws narrower than the standard sample width Wr, and the sample height is set to the standard sample height Hr. In this specification, this arrangement is referred to as “vertical arrangement”.

図8(a)に示す横長配置の場合、X線入射角θ(図6(b)参照)が変化する際における、X線源FによるX線照射幅W0と試料幅Wrとの関係は図6(b)、図7(c)及び図7(d)に示した標準充填試料の場合と同じであり、回折角度2θの広い範囲内でX線照射幅が試料幅以内となる。X線照射幅が試料幅を超えない領域では試料に照射されるX線量は同一であり、この領域にあるピークの相対X線強度(すなわち、強度比)は正しく測定される。なお、照射幅が試料幅を超える回折角領域では実効X線量が減少するため、相対強度が下がる。   In the case of the horizontally long arrangement shown in FIG. 8A, the relationship between the X-ray irradiation width W0 from the X-ray source F and the sample width Wr when the X-ray incident angle θ changes (see FIG. 6B) is a diagram. This is the same as the case of the standard packed sample shown in FIGS. 6B, 7C, and 7D, and the X-ray irradiation width is within the sample width within a wide range of the diffraction angle 2θ. In the region where the X-ray irradiation width does not exceed the sample width, the X-ray dose irradiated to the sample is the same, and the relative X-ray intensity (that is, the intensity ratio) of the peak in this region is correctly measured. In the diffraction angle region where the irradiation width exceeds the sample width, the effective X-ray dose decreases, and the relative intensity decreases.

ここで、ピークの相対X線強度とは、観測された測定X線強度の真のX線強度に対する比のことである。また、真のX線強度とは、試料に照射される入射X線の照射幅が試料幅を超えない回折角領域で観測される測定X線強度のことである。すなわち、試料に入射するX線量が全て試料の範囲内に照射されているときには、真のX線強度と同等に評価できる測定X線強度が観測される。   Here, the relative X-ray intensity of the peak is the ratio of the observed X-ray intensity measured to the true X-ray intensity. The true X-ray intensity is a measured X-ray intensity observed in a diffraction angle region where the irradiation width of incident X-rays applied to the sample does not exceed the sample width. That is, when all of the X-ray dose incident on the sample is irradiated within the range of the sample, a measured X-ray intensity that can be evaluated equivalent to the true X-ray intensity is observed.

一方、縦長配置の場合は、図9(b)、図10(c),図10(d)から理解できるように、X線入射角θが比較的高角度のときでもX線照射幅W0が試料幅Wsからはみ出してしまう。X線照射幅W0が試料幅Wsからはみ出すと、X線が試料幅以外の余分な領域を照射してしまい、その反面、試料幅を照射するX線量が減少するため、回折線のピークの相対X線強度が下がることになり、回折線のピーク判断を正確に行えなくなるおそれがある。   On the other hand, in the case of the vertically long arrangement, as can be understood from FIGS. 9B, 10C, and 10D, the X-ray irradiation width W0 is even when the X-ray incident angle θ is relatively high. It protrudes from the sample width Ws. When the X-ray irradiation width W0 protrudes from the sample width Ws, the X-rays irradiate an extra area other than the sample width. On the other hand, the X-ray dose for irradiating the sample width decreases. As a result, the X-ray intensity decreases, and there is a possibility that the peak of the diffraction line cannot be accurately determined.

このような事情に鑑み、少量の試料に対してX線回折測定を行おうとする場合、X線測定分野の当業者であれば、広い回折角度2θ領域内で正しい一定の相対X線強度(強度比)を維持できる横長配置を選択するのが一般的である。しかしながら、横長配置を採用した場合には、図8(a)においてX線照射高さが常に試料高さHsからはみ出すことになるので、回折に寄与できる試料の量が少なくなり、特にX線入射角θの高角度側で十分な回折線強度を得ることができないという問題がある。十分な回折線強度を得るためには非常に長時間の測定を行わなければならず、現実的でない。   In view of such circumstances, when an X-ray diffraction measurement is to be performed on a small amount of sample, a person skilled in the art of the X-ray measurement field can obtain a correct relative X-ray intensity (intensity) within a wide diffraction angle 2θ region. It is common to select a horizontally long arrangement that can maintain the ratio). However, when the horizontally long arrangement is adopted, since the X-ray irradiation height always protrudes from the sample height Hs in FIG. 8A, the amount of the sample that can contribute to the diffraction is reduced. There is a problem that sufficient diffraction line intensity cannot be obtained on the high angle side of the angle θ. In order to obtain sufficient diffraction line intensity, it is necessary to perform measurement for a very long time, which is not realistic.

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであって、標準充填試料量よりも少ない量の試料を測定対象とする場合に、回折線強度が弱くなる2θ高角度領域で十分な回折線強度を獲得することを可能とし、しかも、X線照射幅が広くなる2θ中角度領域及び2θ低角度領域において回折線のピークの相対X線強度(強度比)を一定値に維持することにより正確な回折線データを獲得することを可能とする、X線回折測定方法及びX線回折装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the case where a sample whose amount is smaller than the standard packed sample amount is a measurement object, sufficient diffraction is achieved in a 2θ high-angle region where the diffraction line intensity becomes weak. By maintaining the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction line peak at a constant value in the 2θ medium angle region and 2θ low angle region where the X-ray irradiation width is widened. It is an object of the present invention to provide an X-ray diffraction measurement method and an X-ray diffraction apparatus that make it possible to acquire accurate diffraction line data.

本発明に係るX線回折測定方法は、(1)X線源から放射されたX線を発散スリットによって規制して試料に照射し、該試料から出た回折線をX線検出手段によって検出するX線回折測定方法において、(2)前記発散スリットの発散角は固定値であり、(3)前記発散スリットは試料幅方向のX線照射幅を規制するスリットであり、(4)前記試料は、その試料幅が標準試料幅よりも狭く、その試料高さが標準試料高さと同じである縦長配置に配置され、(5)前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度を、試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正することを特徴とする。   In the X-ray diffraction measurement method according to the present invention, (1) X-rays radiated from an X-ray source are controlled by a diverging slit and irradiated on a sample, and the diffraction lines emitted from the sample are detected by an X-ray detection means. In the X-ray diffraction measurement method, (2) the divergence angle of the divergence slit is a fixed value, (3) the divergence slit is a slit that regulates the X-ray irradiation width in the sample width direction, and (4) the sample is The sample width is narrower than the standard sample width and the sample height is the same as the standard sample height, and (5) the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means is The correction is based on the effective divergence angle calculated from the sample width.

本発明方法によれば、発散スリットとして固定発散スリットを用いるので、発散スリットとして可変発散スリットを用いる場合に比べて、構造を簡素化でき、コストを低減できる。また、試料を縦長配置(図8(b)参照)に置いた状態で測定を行うので、試料量が少ない場合でも横長配置(図8(a)参照)の場合に比べて2θの高角度領域(例えば80°以上)において強度の強い回折線を得ることができ、短時間で正確な回折データを得ることができる。   According to the method of the present invention, since the fixed divergence slit is used as the divergence slit, the structure can be simplified and the cost can be reduced as compared with the case where the variable divergence slit is used as the divergence slit. Further, since the measurement is performed with the sample placed in a vertically long arrangement (see FIG. 8B), even when the amount of the sample is small, a higher angle region of 2θ than in the case of the horizontally long arrangement (see FIG. 8A). A strong diffraction line can be obtained (for example, 80 ° or more), and accurate diffraction data can be obtained in a short time.

試料を縦長配置に置いた場合には、2θの低角度領域(例えば20°以下)のみならず2θの中角度領域(例えば60°程度)においてもX線照射幅が試料幅からはみ出してしまい、そのため、回折線の相対X線強度(強度比)が一定でなくなり、正しい回折線強度を得ることができないという事態が生じる。このため、縦長配置の試料に関して測定によって求められた回折プロファイルを、標準試料に関して予め求められた標準データ(例えば、ICDDカードデータ)と比較して定性分析を行ったとしても、正確な分析ができないという事態が発生する。   When the sample is placed in a vertically long arrangement, the X-ray irradiation width protrudes from the sample width not only in the low angle region of 2θ (for example, 20 ° or less) but also in the medium angle region of 2θ (for example, about 60 °), For this reason, the relative X-ray intensity (intensity ratio) of diffraction lines is not constant, and a situation in which correct diffraction line intensity cannot be obtained occurs. Therefore, even if a qualitative analysis is performed by comparing a diffraction profile obtained by measurement with respect to a vertically arranged sample with standard data (for example, ICDD card data) obtained in advance with respect to the standard sample, accurate analysis cannot be performed. This happens.

この点に関して本発明では、X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度Iobsを、試料の試料幅から計算された発散スリットの実効発散角に基づいて補正することにしたので、縦長配置された試料に関しての2θ低角度領域内での相対X線強度(強度比)の減少を補償してその相対X線強度を一定に維持できる。このため、試料幅の狭い試料の回折プロファイルを標準試料幅の試料の標準回折プロファイルと比較して定性分析を行ったとき、正確な分析結果を得ることができる。 In this regard, in the present invention, the X-ray intensity I obs determined based on the output of the X-ray detection means is corrected based on the effective divergence angle of the divergence slit calculated from the sample width of the sample. It is possible to compensate for a decrease in relative X-ray intensity (intensity ratio) in the 2θ low-angle region with respect to the arranged sample and to maintain the relative X-ray intensity constant. For this reason, when a qualitative analysis is performed by comparing the diffraction profile of a sample having a narrow sample width with the standard diffraction profile of a sample having a standard sample width, an accurate analysis result can be obtained.

次に、上記「試料幅から計算された実効発散角」の一例について説明すれば、図11において、試料Sの試料幅を「2A」、試料SへのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、発散スリット2の実効発散角「β」を、
tanβ=(sinθ)/(R/2A) …(1)
に基づいて求め、さらに、発散スリット2の実際の発散角を「γ」とし、X線検出手段10の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)=(γ/β)Iobs(θ) …(2)
に基づいて求めることが望ましい。
実際のゴニオメータ半径「R」は、ゴニオメータの種類によって異なるが、代表的な値は185mmや150mmである。
Next, an example of the “effective divergence angle calculated from the sample width” will be described. In FIG. 11, the sample width of the sample S is “2A”, the X-ray incident angle to the sample S is “θ”, and the goniometer When the radius is “R”, the effective divergence angle “β” of the divergence slit 2 is
tan β = (sin θ) / (R / 2A) (1)
True X-ray when the actual divergence angle of the divergence slit 2 is “γ” and the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means 10 is I obs (θ). The intensity I true (θ) is
I true (θ) = (γ / β) I obs (θ) (2)
It is desirable to obtain based on
The actual goniometer radius “R” varies depending on the type of goniometer, but typical values are 185 mm and 150 mm.

なお、上記(2)式は、
β≦γ …(3)
のとき、すなわち発散スリットの実効発散角βが実際の発散角γに等しいか又は小さくなる場合に有効に用いられる。また、発散スリットの実際の発散角γとして、現状では、(1/6)°、(1/2)°、1°、2°、4°等が用いられる。これらは、測定対象である試料からの回折線がどの回折角度2θの領域に現れるかに応じて適宜に選定される。
The above equation (2) is
β ≦ γ (3)
That is, it is effectively used when the effective divergence angle β of the divergence slit is equal to or smaller than the actual divergence angle γ. Further, at present, (1/6) °, (1/2) °, 1 °, 2 °, 4 °, etc. are used as the actual divergence angle γ of the divergence slit. These are appropriately selected according to which diffraction angle 2θ region the diffraction line from the sample to be measured appears.

次に、上記「試料幅から計算された実効発散角」の他の例について説明すれば、図12において、試料Sの試料幅を「2A」、試料SへのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、発散スリット2の実効発散角「β」のうち試料幅中心CよりもX線源Fから遠い側の実効発散角部分「β1」、及び実効発散角「β」のうち試料幅中心CよりもX線源Fに近い側の実効発散角部分「β2」を、
tanβ1=(sinθ)/{(R/A)−cosθ} …(4)
tanβ2=(sinθ)/{(R/A)+cosθ} …(5)
に基づいて求め、さらに、発散スリット2の実際の発散角を「γ」とし、X線検出手段10の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)={γ/(β1+β2)}×Iobs(θ) …(6)
に基づいて求めることが望ましい。
Next, another example of the “effective divergence angle calculated from the sample width” will be described. In FIG. 12, the sample width of the sample S is “2A”, and the X-ray incident angle to the sample S is “θ”. When the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β1” on the side farther from the X-ray source F than the sample width center C out of the effective divergence angle “β” of the divergence slit 2 and the effective divergence angle “ The effective divergence angle portion “β2” closer to the X-ray source F than the sample width center C in “β”
tan β1 = (sin θ) / {(R / A) −cos θ} (4)
tan β2 = (sin θ) / {(R / A) + cos θ} (5)
True X-ray when the actual divergence angle of the divergence slit 2 is “γ” and the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means 10 is I obs (θ). The intensity I true (θ) is
I true (θ) = {γ / (β1 + β2)} × I obs (θ) (6)
It is desirable to obtain based on

なお、上記(6)式は、
β1,β2≦γ/2 …(7)
のとき、すなわち実効発散角部分β1及びβ2が、共に、実際の発散角の1/2(すなわちγ/2)に等しいか又は小さくなる場合に有効に用いられる。
The above equation (6) is
β1, β2 ≦ γ / 2 (7)
That is, when the effective divergence angle portions β1 and β2 are both equal to or smaller than ½ (ie, γ / 2) of the actual divergence angle.

この図12に基づいた実効発散角の特定方法は、試料幅中心CよりもX線源Fから遠い側(簡単のために「試料の右側」ということがある)の半分と、試料幅中心CよりもX線源Fに近い側の半分(簡単のために「試料の左側」ということがある)とで、実効発散角の算出方法に違いを持たせている。その理由は、X線入射角θが変化する際、試料Sの右側においてX線照射幅が試料幅からはみ出す量と、試料Sの左側においてX線照射幅が試料幅からはみ出す量とが互いに異なるからである。このように、試料幅2Aを中心Cで2つに分けて実効発散角を算出することにより、図11に基づいた実効発散角の算出方法に比べて、より正確な強度補正を行うことができる。   The method for specifying the effective divergence angle based on FIG. 12 includes a half on the side farther from the X-ray source F than the sample width center C (sometimes referred to as “the right side of the sample” for simplicity) and the sample width center C. The half of the side closer to the X-ray source F than the X-ray source F (sometimes referred to as “the left side of the sample” for simplicity) has a difference in the calculation method of the effective divergence angle. The reason is that when the X-ray incident angle θ changes, the amount of the X-ray irradiation width protruding from the sample width on the right side of the sample S is different from the amount of the X-ray irradiation width protruding from the sample width on the left side of the sample S. Because. Thus, by calculating the effective divergence angle by dividing the sample width 2A into two at the center C, more accurate intensity correction can be performed as compared with the method of calculating the effective divergence angle based on FIG. .

図13は、発散スリットによって規定されるX線照射幅が、試料幅中心から左側の部分と右側の部分とで非対称性であることをグラフによって示している。このグラフは、ゴニオメータ半径を185mmとし、発散スリットの発散角を「1°」としたときに、発散スリットを通ったX線が試料位置において形成するX線照射幅を計算によって求めてプロットしたものである。曲線A1は、図12において試料Sの右側半分におけるX線照射幅の変化を示している。そして、曲線A2は、図12において試料の左側半分におけるX線照射幅の変化を示している。   FIG. 13 is a graph showing that the X-ray irradiation width defined by the diverging slit is asymmetrical between the left portion and the right portion from the sample width center. This graph plots the X-ray irradiation width formed by the X-ray passing through the diverging slit at the sample position by calculation when the goniometer radius is 185 mm and the diverging angle of the diverging slit is “1 °”. It is. A curve A1 indicates a change in the X-ray irradiation width in the right half of the sample S in FIG. Curve A2 shows the change in the X-ray irradiation width in the left half of the sample in FIG.

このグラフから明らかなように、図12においてX線源FがX線入射角θ=90°の位置から左側へ移動して入射角θが徐々に低角になってゆくとき、X線照射幅の右側の広がりと左側の広がりは非対称である。従って、試料幅に基づいて発散スリットの実効発散角を計算によって求める場合には、試料幅の右側と左側とで別々に計算した方が正確な実効発散角を算出できるということである。   As is apparent from this graph, when the X-ray source F moves to the left from the position of the X-ray incident angle θ = 90 ° in FIG. 12 and the incident angle θ gradually decreases, the X-ray irradiation width The right side spread and left side spread are asymmetric. Accordingly, when the effective divergence angle of the divergence slit is obtained by calculation based on the sample width, it is possible to calculate an accurate effective divergence angle by separately calculating the right and left sides of the sample width.

次に、図14のグラフは、図12においてゴニオメータ半径R=185mmとし、発散スリットの実際の発散角を「1°」とし、複数の異なる試料幅2A(具体的には、2A=20mm,10mm,5mmの3種類)のそれぞれの試料幅に対して上式(4)及び(5)に基づいて実効発散角部分β1,β2を求め、さらにβ=β1+β2の式に基づいて実効発散角βをもとめ、その実効発散角βを相対X線強度(強度比)と考えてプロットすることにより、試料幅2Aをパラメータとした回折線強度の回折角依存性を表したものである。   Next, in the graph of FIG. 14, the goniometer radius R = 185 mm in FIG. 12, the actual divergence angle of the divergence slit is “1 °”, and a plurality of different sample widths 2A (specifically, 2A = 20 mm, 10 mm) , 5 mm) for each sample width, the effective divergence angle portions β1 and β2 are obtained based on the above equations (4) and (5), and the effective divergence angle β is calculated based on the equation β = β1 + β2. First, by plotting the effective divergence angle β as relative X-ray intensity (intensity ratio), the diffraction angle dependence of the diffraction line intensity with the sample width 2A as a parameter is expressed.

このグラフから次のことがわかる。
(1)試料幅2A=20mmの試料(標準充填試料:曲線A)において、回折角度2θ=19.59°よりも大きい(2θ≧19.59°)領域で相対X線強度(強度比)が「1」であり、回折角度2θが19.59°より小さい(2θ<19.59°)領域で相対X線強度が低下する。このことは、試料幅2Aが20mmの場合、2θ≧19.59°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことがないので相対X線強度(強度比)が「1」に維持され、2θ<19.59°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことにより回折線の相対X線強度(強度比)が低下する、ということである。
This graph shows the following.
(1) In a sample having a sample width of 2A = 20 mm (standard packed sample: curve A), the relative X-ray intensity (intensity ratio) is in a region where the diffraction angle is 2θ = 19.59 ° (2θ ≧ 19.59 °). The relative X-ray intensity decreases in a region where “1” and the diffraction angle 2θ is smaller than 19.59 ° (2θ <19.59 °). This means that when the sample width 2A is 20 mm, the X-ray irradiation width does not protrude from the sample width 2A in the region of 2θ ≧ 19.59 °, so the relative X-ray intensity (intensity ratio) is maintained at “1”. In the region of 2θ <19.59 °, the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction lines decreases due to the X-ray irradiation width protruding from the sample width 2A.

(2)試料幅2A=10mmの試料(曲線B:量が少ない試料)において、回折角度2θ=38.7°よりも大きい(2θ≧38.7°)領域で相対X線強度(強度比)が「1」であり、回折角度2θが38.7°より小さい(2θ<38.7°)領域で相対X線強度が低下する。このことは、試料幅2Aが10mmの場合、2θ≧38.7°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことがないので相対X線強度(強度比)が「1」に維持され、2θ<38.7°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことにより回折線の相対X線強度(強度比)が低下する、ということである。 (2) Relative X-ray intensity (intensity ratio) in a region where the diffraction angle is 2θ = 38.7 ° (2θ ≧ 38.7 °) in a sample having a sample width 2A = 10 mm (curve B: a sample having a small amount). Is “1”, and the relative X-ray intensity decreases in a region where the diffraction angle 2θ is smaller than 38.7 ° (2θ <38.7 °). This is because when the sample width 2A is 10 mm, the X-ray irradiation width does not protrude from the sample width 2A in the region of 2θ ≧ 38.7 °, so the relative X-ray intensity (intensity ratio) is maintained at “1”. In the region of 2θ <38.7 °, the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction lines decreases due to the X-ray irradiation width protruding from the sample width 2A.

(3)試料幅2A=5mmの試料(曲線C:量がさらに少ない試料)において、回折角度2θ=81.5°よりも大きい(2θ≧81.5°)領域で相対X線強度(強度比)が「1」であり、回折角度2θが81.5°より小さい(2θ<81.5°)領域で相対X線強度が低下する。このことは、試料幅2Aが5mmの場合、2θ≧81.5°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことがないので相対X線強度(強度比)が「1」に維持され、2θ<81.5°の領域ではX線照射幅が試料幅2Aからはみ出すことにより回折線の相対X線強度(強度比)が低下する、ということである。 (3) Relative X-ray intensity (intensity ratio) in a region having a diffraction angle 2θ = 81.5 ° (2θ ≧ 81.5 °) in a sample having a sample width 2A = 5 mm (curve C: a sample having a smaller amount) ) Is “1”, and the relative X-ray intensity decreases in a region where the diffraction angle 2θ is smaller than 81.5 ° (2θ <81.5 °). This means that when the sample width 2A is 5 mm, the X-ray irradiation width does not protrude from the sample width 2A in the region of 2θ ≧ 81.5 °, so the relative X-ray intensity (intensity ratio) is maintained at “1”. In the region of 2θ <81.5 °, the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction lines decreases due to the X-ray irradiation width protruding from the sample width 2A.

(4)試料幅2Aが狭くなる程、相対X線強度が減衰し始める回折角度2θが高角側へ移行する。つまり、試料量が少なくなる程、回折線強度の相対X線強度が変化する回折角度2θの領域が2θ低角度側で広くなり、回折線プロファイルを標準充填試料と比較することが困難となる2θ角度領域が低角度側で広がる。 (4) As the sample width 2A becomes narrower, the diffraction angle 2θ at which the relative X-ray intensity begins to attenuate shifts to the high angle side. That is, as the sample amount decreases, the region of the diffraction angle 2θ in which the relative X-ray intensity of the diffraction line intensity changes becomes wider on the 2θ low angle side, and it becomes difficult to compare the diffraction line profile with the standard filled sample. The angular area expands on the low angle side.

(5)曲線A,B,Cにおいて相対X線強度が低下する回折角度2θの領域において回折線ピークが得られた場合、その回折線ピークは相対X線強度が低下している状態下でのピークであるので正しい強度を表しているとは言えない。この場合、得られた回折線ピークに曲線A,B,Cの強度低下部分の傾きの逆数を乗ずれば、回折線ピークを相対X線強度=1である正しい状態に補正することができる。上記(6)式はこのことを意味するものである。 (5) When a diffraction line peak is obtained in the region of the diffraction angle 2θ where the relative X-ray intensity decreases in the curves A, B and C, the diffraction line peak is in a state where the relative X-ray intensity is decreased. Since it is a peak, it cannot be said that it represents the correct intensity. In this case, the diffraction line peak can be corrected to a correct state where the relative X-ray intensity = 1 by multiplying the obtained diffraction line peak by the reciprocal of the slopes of the reduced intensity portions of the curves A, B, and C. The above equation (6) means this.

次に、本発明に係るX線回折測定方法において、試料から出た回折線は受光スリット及びモノクロメータを通してX線検出手段によって検出されることが望ましい。この場合のモノクロメータは、試料からの回折線を選択的に回折してX線検出手段へ導くモノクロメータである。この発明態様によれば、強度補正を行う前の元データにおけるバックグラウンド強度を除去できるので、強度補正を行ったときにピーク強度と一緒にバックグラウンド強度をも補正してしまうことを回避でき、それ故、より一層正確な補正結果を得ることができる。   Next, in the X-ray diffraction measurement method according to the present invention, it is desirable that the diffraction lines emitted from the sample are detected by the X-ray detection means through the light receiving slit and the monochromator. The monochromator in this case is a monochromator that selectively diffracts diffraction lines from the sample and guides them to the X-ray detection means. According to this aspect of the invention, since the background intensity in the original data before performing the intensity correction can be removed, it is possible to avoid correcting the background intensity together with the peak intensity when performing the intensity correction, Therefore, a more accurate correction result can be obtained.

次に、本発明に係るX線回折装置は、(1)X線を放射するX線源と、試料を支持する試料ホルダと、前記X線源から放射されたX線の発散を規制して前記試料へ導く発散スリットと、前記試料から出た回折線を検出するX線検出手段と、前記X線検出手段の出力信号に基づいてX線強度を求めるX線強度演算手段とを有し、(2)前記発散スリットの発散角は固定であり、(3)前記発散スリットは前記試料ホルダに支持された試料の試料幅方向のX線照射幅を規制するスリットであり、(4)前記試料ホルダは、前記試料を、その試料幅が標準試料幅よりも狭く、その試料高さが標準試料高さと同じである縦長配置に支持し、(5)前記X線強度演算手段は、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度Iobs(θ)を、試料の試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正して真のX線強度Itru(θ)を求めることを特徴とする。 Next, an X-ray diffraction apparatus according to the present invention regulates (1) an X-ray source that emits X-rays, a sample holder that supports a sample, and the divergence of X-rays emitted from the X-ray source. A diverging slit that leads to the sample, an X-ray detection unit that detects a diffraction line emitted from the sample, and an X-ray intensity calculation unit that obtains an X-ray intensity based on an output signal of the X-ray detection unit, (2) The divergence angle of the divergence slit is fixed. (3) The divergence slit is a slit that regulates the X-ray irradiation width in the sample width direction of the sample supported by the sample holder. (4) The sample The holder supports the sample in a vertically long arrangement in which the sample width is narrower than the standard sample width and the sample height is the same as the standard sample height. (5) The X-ray intensity calculating means The X-ray intensity I obs (θ) determined based on the output of the detection means is The true X-ray intensity I tru (θ) is obtained by correction based on the effective divergence angle calculated from the sample width.

本発明装置によれば、発散スリットとして固定発散スリットを用いるので、発散スリットとして可変発散スリットを用いる場合に比べて、構造を簡素化でき、コストを低減できる。また、試料を縦長配置(図8(b)参照)に置いた状態で測定を行うので、試料量が少ない場合でも横長配置(図8(a)参照)の場合に比べて2θの高角度領域において強度の強い回折線を得ることができ、短時間で正確な回折データを得ることができる。   According to the device of the present invention, since the fixed divergence slit is used as the divergence slit, the structure can be simplified and the cost can be reduced as compared with the case where the variable divergence slit is used as the divergence slit. Further, since the measurement is performed with the sample placed in a vertically long arrangement (see FIG. 8B), even when the amount of the sample is small, a higher angle region of 2θ than in the case of the horizontally long arrangement (see FIG. 8A). In this case, a strong diffraction line can be obtained, and accurate diffraction data can be obtained in a short time.

試料を縦長配置に置いた場合には、2θの低角度領域(例えば20°以下)のみならず2θの中角度領域(例えば60°程度)においてもX線照射幅が試料幅からはみ出してしまい、そのため、回折線の相対X線強度(強度比)が標準充填試料と異なるという事態が生じる。このため、縦長配置の試料に関して測定によって求められた回折プロファイルを標準試料に関して予め求められた標準データ(例えば、ICDDカードデータ)と比較して定性分析を行ったとしても、正確な分析ができないという事態が発生する。   When the sample is placed in a vertically long arrangement, the X-ray irradiation width protrudes from the sample width not only in the low angle region of 2θ (for example, 20 ° or less) but also in the medium angle region of 2θ (for example, about 60 °), Therefore, a situation occurs in which the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction line is different from that of the standard packed sample. Therefore, even if a qualitative analysis is performed by comparing a diffraction profile obtained by measurement with respect to a vertically arranged sample with standard data (for example, ICDD card data) obtained in advance with respect to the standard sample, accurate analysis cannot be performed. Things happen.

この点に関して本発明では、X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度を、試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正することにしたので、縦長配置された試料に関しての2θ低角度領域内での相対X線強度(強度比)の減少を補償してその相対X線強度を一定に維持できる。このため、試料幅の狭い試料の回折プロファイルを標準試料幅の試料の標準回折プロファイルと比較して定性分析を行ったとき、正確な分析結果を得ることができる。   In this regard, in the present invention, the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means is corrected based on the effective divergence angle calculated from the sample width. The relative X-ray intensity can be maintained constant by compensating for the decrease in the relative X-ray intensity (intensity ratio) in the low angle region. For this reason, when a qualitative analysis is performed by comparing the diffraction profile of a sample having a narrow sample width with the standard diffraction profile of a sample having a standard sample width, an accurate analysis result can be obtained.

次に、本発明に係るX線回折装置において、前記X線強度演算手段は、図11において、
(1)試料Sの試料幅を「2A」、試料SへのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、実効発散角「β」を
tanβ=(sinθ)/(R/2A)
に基づいて演算し、
(2)発散スリット2の実際の発散角を「γ」とし、X線検出手段10の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)=(γ/β)Iobs(θ)
に基づいて演算することが望ましい。
Next, in the X-ray diffraction apparatus according to the present invention, the X-ray intensity calculation means is as shown in FIG.
(1) When the sample width of the sample S is “2A”, the X-ray incident angle to the sample S is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β” is
tan β = (sin θ) / (R / 2A)
Based on
(2) When the actual divergence angle of the divergence slit 2 is “γ” and the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means 10 is I obs (θ), the true X-ray intensity I tru ( θ)
I true (θ) = (γ / β) I obs (θ)
It is desirable to calculate based on

また、本発明に係るX線回折装置において、前記X線強度演算手段は、図12において、
(1)試料の試料幅を「2A」、試料へのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、実効発散角「β」のうち試料幅中心CよりもX線源Fから遠い側の実効発散角部分「β1」、及び実効発散角「β」のうち試料幅中心CよりもX線源Fに近い側の実効発散角部分「β2」を、
tanβ1=(sinθ)/{(R/A)−cosθ}
tanβ2=(sinθ)/{(R/A)+cosθ}
に基づいて演算し、
(2)発散スリットSの実際の発散角を「γ」とし、X線検出手段10の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)={γ/(β1+β2)}×Iobs(θ)
に基づいて演算することが望ましい。
In the X-ray diffractometer according to the present invention, the X-ray intensity calculation means is as shown in FIG.
(1) When the sample width of the sample is “2A”, the X-ray incident angle to the sample is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the X-ray is more effective than the sample width center C in the effective divergence angle “β”. The effective divergence angle portion “β1” on the side far from the source F and the effective divergence angle portion “β2” on the side closer to the X-ray source F than the sample width center C among the effective divergence angle “β”
tan β1 = (sin θ) / {(R / A) −cos θ}
tan β2 = (sin θ) / {(R / A) + cos θ}
Based on
(2) When the actual divergence angle of the divergence slit S is “γ” and the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means 10 is I obs (θ), the true X-ray intensity I tru ( θ)
I true (θ) = {γ / (β1 + β2)} × I obs (θ)
It is desirable to calculate based on

この図12に基づいた発明態様は、図11に基づいた上記の発明態様における実効発散角をさらに精密に解析することにより、相対X線強度(強度比)の補正を精密に行えるようにしたものである。   The invention mode based on FIG. 12 is a system in which the effective divergence angle in the above-described invention mode based on FIG. 11 is analyzed more precisely, so that the relative X-ray intensity (intensity ratio) can be corrected accurately. It is.

次に、本発明に係るX線回折装置において、前記X線強度演算手段は、前記X線検出手段の出力信号を所定のサンプリング時間積分してX線強度Iobs(θ)を求め、さらに1回のサンプリング時間ごとにX線強度Iobs(θ)から真のX線強度Itru(θ)を求め、その真のX線強度Itru(θ)を保存することが望ましい。この発明態様によれば、真のX線強度Itru(θ)は、補正結果のデータとして扱われるのではなく測定結果そのものの生データとして扱われる。この真のX線強度Itru(θ)は、即座に画像データ演算回路に入力してディスプレイの画面上に表示したり、プリンタによって印刷することもできる。また、前記真のX線強度Itru(θ)は、補正されたデータとしてではなく、測定結果の生データとしてコンピュータの内部記憶装置又は外部記憶装置内の所定記憶領域内に記憶される。 Next, in the X-ray diffraction apparatus according to the present invention, the X-ray intensity calculation means integrates the output signal of the X-ray detection means for a predetermined sampling time to obtain the X-ray intensity Iobs (θ), and further once It is desirable to obtain the true X-ray intensity Itru (θ) from the X-ray intensity Iobs (θ) at every sampling time and to store the true X-ray intensity Itru (θ). According to this inventive aspect, the true X-ray intensity I tru (θ) is treated as raw data measurement result itself rather than being treated as data of the correction results. This true X-ray intensity I.sub.tru (.theta.) Can be immediately input to the image data arithmetic circuit and displayed on the display screen or printed by a printer. The true X-ray intensity I tru (θ) is not stored as corrected data but as raw data of measurement results in a predetermined storage area in the computer's internal storage device or external storage device.

また、別の方法として、測定X線強度Iobs(θ)を補正せずにそのまま保存して、後に行なわれるデータ処理時にその測定X線強度Iobs(θ)を真のX線強度Itru(θ)へ補正してから保存することもできる。 As another method, the measured X-ray intensity I obs (θ) is stored as it is without correction, and the measured X-ray intensity I obs (θ) is converted into the true X-ray intensity I tru during the subsequent data processing. It is also possible to save after correcting to (θ).

次に、本発明に係るX線回折装置は、試料ホルダとX線検出手段との間に設けられた受光スリットと、該受光スリットとX線検出手段との間に設けられたモノクロメータとをさらに有することが望ましい。このとき、モノクロメータは試料からの回折線を選択的に回折してX線検出手段へ導くモノクロメータである。この発明態様によれば、強度補正を行う前の元データにおけるバックグラウンド強度を除去できるので、強度補正を行ったときにピーク強度と一緒にバックグラウンド強度をも補正してしまうことを回避でき、それ故、より一層正確な補正結果を得ることができる。   Next, an X-ray diffractometer according to the present invention includes a light receiving slit provided between the sample holder and the X-ray detecting means, and a monochromator provided between the light receiving slit and the X-ray detecting means. It is desirable to have more. At this time, the monochromator is a monochromator that selectively diffracts the diffraction line from the sample and guides it to the X-ray detection means. According to this aspect of the invention, since the background intensity in the original data before performing the intensity correction can be removed, it is possible to avoid correcting the background intensity together with the peak intensity when performing the intensity correction, Therefore, a more accurate correction result can be obtained.

本発明に係るX線回折測定方法及びX線回折装置によれば、発散スリットとして固定発散スリットを用いるので、発散スリットとして可変発散スリットを用いる場合に比べて、構造を簡素化でき、コストを低減できる。また、試料を縦長配置(図8(b)参照)に置いた状態で測定を行うので、試料量が少ない場合でも横長配置(図8(a)参照)の場合に比べて2θの高角度領域(例えば80°以上)において強度の強い回折線を得ることができ、短時間で正確な回折データを得ることができる。   According to the X-ray diffraction measurement method and the X-ray diffraction apparatus according to the present invention, the fixed divergence slit is used as the divergence slit, so that the structure can be simplified and the cost can be reduced as compared with the case where the variable divergence slit is used as the divergence slit. it can. Further, since the measurement is performed with the sample placed in a vertically long arrangement (see FIG. 8B), even when the amount of the sample is small, a higher angle region of 2θ than in the case of the horizontally long arrangement (see FIG. 8A). A strong diffraction line can be obtained (for example, 80 ° or more), and accurate diffraction data can be obtained in a short time.

試料を縦長配置に置いた場合には、2θの低角度領域(例えば20°以下)のみならず2θの中角度領域(例えば60°程度)においてもX線照射幅が試料幅からはみ出してしまい、そのため、回折線の相対X線強度(強度比)が標準充填試料と異なるという事態が生じる。このため、縦長配置の試料に関して測定によって求められた回折プロファイルを標準試料に関して予め求められた標準データ(例えば、ICDDカードデータ)と比較して定性分析を行ったとしても、正確な分析ができないという事態が発生する。   When the sample is placed in a vertically long arrangement, the X-ray irradiation width protrudes from the sample width not only in the low angle region of 2θ (for example, 20 ° or less) but also in the medium angle region of 2θ (for example, about 60 °), Therefore, a situation occurs in which the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction line is different from that of the standard packed sample. Therefore, even if a qualitative analysis is performed by comparing a diffraction profile obtained by measurement with respect to a vertically arranged sample with standard data (for example, ICDD card data) obtained in advance with respect to the standard sample, accurate analysis cannot be performed. Things happen.

この点に関して本発明では、X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度を、試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正することにしたので、縦長配置された試料に関しての2θ低角度領域内での相対X線強度(強度比)の減少を補償して標準充填試料に関しての強度比特性に近づけることができ、正確な定性分析を行うことができる。   In this regard, in the present invention, the X-ray intensity obtained based on the output of the X-ray detection means is corrected based on the effective divergence angle calculated from the sample width. By compensating for the decrease in relative X-ray intensity (intensity ratio) in the low angle region, it is possible to approximate the intensity ratio characteristic of the standard packed sample, and an accurate qualitative analysis can be performed.

以下、本発明に係るX線回折測定方法及びX線回折装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。   Hereinafter, an X-ray diffraction measurement method and an X-ray diffraction apparatus according to the present invention will be described based on embodiments. Of course, the present invention is not limited to this embodiment. In the following description, the drawings are referred to. In the drawings, the components may be shown in different ratios from the actual ones in order to show the characteristic parts in an easy-to-understand manner.

図1は、本発明に係るX線回折装置の一実施形態を示している。図1は正面図であり、左右方向が水平方向で上下方向が鉛直方向である。ここに示すX線回折装置1は、X線を発生するX線源Fと、X線の発散を規制する発散スリット2と、試料ホルダ3を支持するθ回転台4と、θ回転台4と同軸に設けられた2θ回転台5と、2θ回転台5から延びる検出器アーム6とを有する。   FIG. 1 shows an embodiment of an X-ray diffraction apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a front view, in which the horizontal direction is the horizontal direction and the vertical direction is the vertical direction. The X-ray diffractometer 1 shown here includes an X-ray source F that generates X-rays, a divergence slit 2 that restricts divergence of X-rays, a θ-rotation table 4 that supports a sample holder 3, and a θ-rotation table 4. A 2θ turntable 5 provided coaxially and a detector arm 6 extending from the 2θ turntable 5 are provided.

X線源Fは、通電によって熱電子を発生するフィラメントと、それに対向して配置されたターゲットとによって形成される。具体的には、ターゲットの外周面上であって熱電子が衝突する領域がX線焦点であり、このX線焦点がX線源Fとなる。X線源Fを形成するターゲットの表面は、例えばCu(銅)によって形成される。X線源Fは内部が真空であるX線管7の内部に設けられる。X線源Fから出たX線は水平方向に対して約6°下方へ進行するようにX線管7から取り出される。X線源F及び発散スリット2は位置不動に固定されている。試料ホルダ3の所定位置に試料Sが詰め込まれている。発散スリット2は、X線源Fで発生したX線が試料Sに入射するようにそのX線の発散を規制する。   The X-ray source F is formed by a filament that generates thermoelectrons when energized, and a target disposed opposite to the filament. Specifically, the region on the outer peripheral surface of the target where the thermoelectrons collide is an X-ray focal point, and this X-ray focal point becomes the X-ray source F. The surface of the target that forms the X-ray source F is formed of, for example, Cu (copper). The X-ray source F is provided inside the X-ray tube 7 whose inside is a vacuum. X-rays emitted from the X-ray source F are extracted from the X-ray tube 7 so as to travel downward by about 6 ° with respect to the horizontal direction. The X-ray source F and the diverging slit 2 are fixed in a fixed position. A sample S is packed in a predetermined position of the sample holder 3. The divergence slit 2 regulates the divergence of the X-ray so that the X-ray generated by the X-ray source F enters the sample S.

検出器アーム6上には、散乱スリット8、受光スリット9及びX線検出器10が固定して設けられている。θ回転台4にはθ回転機構13が連結している。2θ回転台5には2θ回転機構14が連結している。θ回転機構13及び2θ回転機構14は、それぞれ、θ回転台4及び2θ回転台5を微細な角度精度で回転させるための機構であり、例えば、ウォームとウォームホイールとを含む動力伝達系によってサーボモータ、パルスモータ等といった電動モータの回転を各回転台4,5に伝達する機構とすることができる。   On the detector arm 6, a scattering slit 8, a light receiving slit 9, and an X-ray detector 10 are fixedly provided. The θ rotation mechanism 13 is connected to the θ rotation table 4. A 2θ rotation mechanism 14 is connected to the 2θ rotation table 5. The θ rotation mechanism 13 and the 2θ rotation mechanism 14 are mechanisms for rotating the θ rotation table 4 and the 2θ rotation table 5 with fine angular accuracy, respectively. For example, the servo is controlled by a power transmission system including a worm and a worm wheel. It can be set as the mechanism which transmits rotation of electric motors, such as a motor and a pulse motor, to each turntable 4 and 5. FIG.

散乱スリット8は、試料以外のところで空気散乱等によって発生した散乱X線がX線検出器10に入るのを防止する。受光スリット9は試料Sで回折したX線が集中する点に設けられ、集中したX線以外のX線がX線検出器10に入るのを防止する。X線検出器10は、例えば0次元X線検出器によって構成されている。0次元X線検出器は、所定の領域で受け取ったX線を受光位置を判別することなく1つの束のX線として検出する検出器であり、例えばSC(Scintillation Counter:シンチレーションカウンタ)を用いて構成される。X線検出器10は受光したX線の量に対応して信号を出力し、その出力信号に基づいて強度検出回路15がX線強度を演算する。強度検出回路15は外観上、X線検出器10の内部に組み込まれることがある。   The scattering slit 8 prevents scattered X-rays generated by air scattering or the like other than the sample from entering the X-ray detector 10. The light receiving slit 9 is provided at a point where X-rays diffracted by the sample S are concentrated, and prevents X-rays other than the concentrated X-rays from entering the X-ray detector 10. The X-ray detector 10 is constituted by, for example, a zero-dimensional X-ray detector. A zero-dimensional X-ray detector is a detector that detects X-rays received in a predetermined region as a bundle of X-rays without determining the light receiving position, and uses, for example, an SC (Scintillation Counter). Composed. The X-ray detector 10 outputs a signal corresponding to the amount of received X-ray, and the intensity detection circuit 15 calculates the X-ray intensity based on the output signal. The intensity detection circuit 15 may be incorporated in the X-ray detector 10 in appearance.

0次元X線検出器は、X線を線状領域で検出する1次元X線検出器、例えばPSPC(Position Sensitive Proportional Counter)や、X線を面状領域で検出する2次元X線検出器、例えば面状X線蛍光体を用いたX線検出器を除く意味であるが、1次元X線検出器や2次元X線検出器を0次元X線検出器として用いるのであれば、それらの1次元X線検出器及び2次元X線検出器も0次元X線検出器に含まれるものである。   A zero-dimensional X-ray detector is a one-dimensional X-ray detector that detects X-rays in a linear region, such as PSPC (Position Sensitive Proportional Counter), a two-dimensional X-ray detector that detects X-rays in a planar region, For example, it means to exclude an X-ray detector using a planar X-ray phosphor, but if a one-dimensional X-ray detector or a two-dimensional X-ray detector is used as a zero-dimensional X-ray detector, one of them is used. A two-dimensional X-ray detector and a two-dimensional X-ray detector are also included in the zero-dimensional X-ray detector.

X線源Fから出て発散スリット2を介して試料Sへ入射するX線Rの入射角を“θ”とする。また、X線検出器10によって検出する回折線Rの回折角度を“2θ”とする。θ回転機構13によってθ回転台4を回転するとX線入射角θが変化する。このθ回転台4の回転を「θ回転」と呼ぶことにする。2θ回転機構14によって2θ回転台5を回転すると回折角度2θが変化する。この2θ回転台5の回転を「2θ回転」と呼ぶことにする。2θ回転台5の2θ回転はθ回転台4のθ回転と同じ方向で2倍の角速度の回転である。 The incident angle of the X-ray R 1 that exits from the X-ray source F and enters the sample S through the diverging slit 2 is defined as “θ”. The diffraction angle of the diffraction line R 2 detected by the X-ray detector 10 is “2θ”. When the θ rotation table 4 is rotated by the θ rotation mechanism 13, the X-ray incident angle θ changes. This rotation of the θ turntable 4 is referred to as “θ rotation”. When the 2θ rotating table 5 is rotated by the 2θ rotating mechanism 14, the diffraction angle 2θ changes. This rotation of the 2θ turntable 5 is referred to as “2θ rotation”. The 2θ rotation of the 2θ turntable 5 is a rotation at an angular velocity twice as large as the θ rotation of the θ turntable 4.

なお、θ回転を行うにあたってX線源Fと試料Sは相対的に回転すれば良いのであり、試料Sを固定配置し、X線源Fの方をθ回転させる構成を採用することもできる。この場合には、2θ回転台5の2θ回転は、X線検出器10をX線入射角度θの2倍の角度位置である回折角度2θに置くように、X線源Fのθ回転と逆方向で同じ角速度に設定される。   It should be noted that the X-ray source F and the sample S need only be relatively rotated when performing the θ rotation, and a configuration in which the sample S is fixedly arranged and the X-ray source F is rotated by θ can be employed. In this case, the 2θ rotation of the 2θ turntable 5 is opposite to the θ rotation of the X-ray source F so that the X-ray detector 10 is placed at a diffraction angle 2θ that is twice the X-ray incident angle θ. The same angular velocity is set in the direction.

θ回転台4、θ回転機構13、2θ回転台5、2θ回転機構14、検出器アーム6の各要素によって構成される測角機構がゴニオメータである。そして、そのゴニオメータを含みX線源FからX線検出器10に至る光学系、本実施形態ではX線源F、発散スリット2、試料S、散乱スリット8、受光スリット9、X線検出器10、及びゴニオメータを含む光学系がX線光学系である。本実施形態では、θ回転及び2θ回転の際にX線光軸(すなわちX線R及びRの中心線)が描く面が鉛直面内に含まれる構成のX線光学系(いわゆる縦型X線光学系)を採用しているが、その面が水平面内に含まれる構成のX線光学系(いわゆる横型X線光学系)を採用することもできる。 A goniometer is an angle measuring mechanism constituted by each element of the θ rotation table 4, the θ rotation mechanism 13, the 2θ rotation table 5, the 2θ rotation mechanism 14, and the detector arm 6. An optical system including the goniometer and extending from the X-ray source F to the X-ray detector 10, in this embodiment, the X-ray source F, the diverging slit 2, the sample S, the scattering slit 8, the light receiving slit 9, and the X-ray detector 10. The optical system including the goniometer is an X-ray optical system. In the present embodiment, an X-ray optical system (so-called vertical type) is configured such that the surface drawn by the X-ray optical axis (that is, the center line of the X-rays R 1 and R 2 ) is included in the vertical plane during θ rotation and 2θ rotation. X-ray optical system) is employed, but an X-ray optical system (so-called horizontal X-ray optical system) having a configuration in which the surface thereof is included in a horizontal plane can also be employed.

本実施形態のX線光学系は集中法光学系であり、X線入射角θ及びX線回折角2θが変化する際、X線源F及び受光スリット9は、試料Sの表面を通り紙面垂直方向に延びるω軸線を中心とするゴニオメータ円Cg上に在る。また、X線源F、試料S、及び受光スリット9の3点は、X線入射角θ及びX線回折角2θが変化する際、集中円Cf上に在る。   The X-ray optical system of this embodiment is a concentrated optical system. When the X-ray incident angle θ and the X-ray diffraction angle 2θ change, the X-ray source F and the light receiving slit 9 pass through the surface of the sample S and are perpendicular to the paper surface. It exists on the goniometer circle Cg centering on the ω-axis extending in the direction. Further, the three points of the X-ray source F, the sample S, and the light receiving slit 9 are on the concentrated circle Cf when the X-ray incident angle θ and the X-ray diffraction angle 2θ change.

強度検出回路15から出力されるX線強度信号Iobs(θ)は制御装置17に入力される。制御装置17は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ等を含むコンピュータによって構成されている。θ回転機構13及び2θ回転機構14は制御装置17の入出力部に接続されている。また、制御装置17の入出力部に、キーボード、マウス等といった入力装置20が接続され、さらに、出力装置としてプリンタ18及びディスプレイ19が接続されている。 The X-ray intensity signal I obs (θ) output from the intensity detection circuit 15 is input to the control device 17. The control device 17 is configured by a computer including a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like. The θ rotation mechanism 13 and the 2θ rotation mechanism 14 are connected to the input / output unit of the control device 17. An input device 20 such as a keyboard and a mouse is connected to the input / output unit of the control device 17, and a printer 18 and a display 19 are connected as output devices.

制御装置17は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)21、ROM(Read Only Memory)22、RAM(Random Access Memory)23、メモリ24、これらの要素を接続するバス25を有する。メモリ24は適宜の記憶媒体、例えば、ハードディスク、CD(Compact Disk)、MO(Magneto-optic)等といった機械式メモリや、半導体メモリ等によって形成できる。CPU21はメモリ24の中に記憶されたプログラムに従って演算及び制御を行う。ROM22には基本的なデータや基本的なオペレーティングシステムが記憶されている。RAM23は各種のデータを一時的に記憶するためのポテンシャルファイルとして機能する。   As shown in FIG. 2, the control device 17 includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, a memory 24, and a bus 25 for connecting these elements. The memory 24 can be formed by an appropriate storage medium, for example, a mechanical memory such as a hard disk, a CD (Compact Disk), an MO (Magneto-optic), a semiconductor memory, or the like. The CPU 21 performs calculation and control according to a program stored in the memory 24. The ROM 22 stores basic data and a basic operating system. The RAM 23 functions as a potential file for temporarily storing various data.

図1に示したθ回転機構13、2θ回転機構14、入力装置20、プリンタ18、ディスプレイ19、及び強度検出回路15は、図2においてバス25を介して制御装置17に接続されている。メモリ24の中には、X線回折測定を行うためのプログラムソフトが格納されたファイル27、及び後述する回折線強度データItru(θ)を記憶するためのファイル28が設けられている。 The θ rotation mechanism 13, 2θ rotation mechanism 14, input device 20, printer 18, display 19, and intensity detection circuit 15 shown in FIG. 1 are connected to the control device 17 via a bus 25 in FIG. In the memory 24, a file 27 storing program software for performing X-ray diffraction measurement and a file 28 for storing diffraction line intensity data I true (θ) described later are provided.

図1において、必要に応じて、X線源Fと発散スリット2との間、及び散乱スリット8と受光スリット9との間にソーラスリットを設けることができる。これらのソーラスリットにより、縦方向(Z方向)の回折線の広がりを制限して、回折線ピークの分解能の低下を防ぐことができる。また、必要に応じて、受光スリット9とX線検出器10との間にモノクロメータを設けることができる。このモノクロメータにより、不要なKβ線を除去したり、微小ピークの検出の弊害になる連続X線や蛍光X線をカットできる。   In FIG. 1, solar slits can be provided between the X-ray source F and the diverging slit 2 and between the scattering slit 8 and the light receiving slit 9 as necessary. By these solar slits, it is possible to limit the spread of diffraction lines in the vertical direction (Z direction) and prevent the resolution of diffraction line peaks from being lowered. Moreover, a monochromator can be provided between the light receiving slit 9 and the X-ray detector 10 as necessary. With this monochromator, unnecessary Kβ rays can be removed, and continuous X-rays and fluorescent X-rays that are harmful to the detection of minute peaks can be cut.

試料ホルダ3は、図3(a)〜(f)に示すように、厚さ数mmの金属板、例えばAl(アルミニウム)板に、試料を詰め込むための開口11を設けることによって形成されている。本実施形態の開口11は貫通穴であるが、開口11を有底の凹部とすることもできる。本実施形態では開口11の幅が、20mm(図(a))、12mm(図(b))、8mm(図(c))、4mm((図(d))、2mm(図(e))、1mm((図(f))の6種類の試料ホルダ3を用意する。いずれの試料ホルダ3においても、開口11の高さは20mmである。開口11に試料が詰め込まれたとき、開口11の幅が試料幅ということになる。以下の説明において、開口11のことを「試料領域」と呼ぶことがある。   As shown in FIGS. 3A to 3F, the sample holder 3 is formed by providing an opening 11 for packing a sample on a metal plate having a thickness of several millimeters, for example, an Al (aluminum) plate. . Although the opening 11 of the present embodiment is a through hole, the opening 11 may be a bottomed recess. In this embodiment, the width of the opening 11 is 20 mm (Fig. (A)), 12 mm (Fig. (B)), 8 mm (Fig. (C)), 4 mm ((Fig. (D)), 2 mm (Fig. (E)). 6 types of sample holders 3 of 1 mm ((f) (f)) are prepared, and the height of the opening 11 is 20 mm in any sample holder 3. When the sample is packed in the opening 11, the opening 11 In the following description, the opening 11 may be referred to as a “sample region”.

図3(a)の試料ホルダ3Aは量が十分に多い試料を測定対象とする場合に用いられる標準の試料ホルダであり、開口11の容積(以下、平面的に見た状態の「面積」ということがある)が最も大きい試料ホルダである。この標準試料ホルダ3Aの試料領域(開口)11は、X線回折測定の定性分析の分野で一般的に使用される標準データ(例えば、ICDDカード)に適合した面積の領域である。図3(b)〜(f)に示す各試料ホルダ3B〜3Fは入手可能な量が少ない試料に関して用いられる試料ホルダである。   The sample holder 3A in FIG. 3A is a standard sample holder used when a sufficiently large amount of sample is a measurement object, and is referred to as the volume of the opening 11 (hereinafter referred to as “area” in a plan view). Is the largest sample holder. The sample region (opening) 11 of the standard sample holder 3A is a region having an area suitable for standard data (for example, an ICDD card) generally used in the field of qualitative analysis of X-ray diffraction measurement. Each of the sample holders 3B to 3F shown in FIGS. 3B to 3F is a sample holder used for a sample with a small amount available.

これらの試料ホルダ3B〜3Fにおいては、開口11の幅が標準試料ホルダ3Aの開口11の幅よりも狭くなっているので、それらの開口11に詰め込むことができる試料の量が少なくなる。実際の測定に際しては、入手可能な試料量に応じて最適な容量の開口11を有する試料ホルダが選択される。試料ホルダ3A〜3Fのいずれを使用するかに応じて、後述する回折線強度補正処理に違いが生じるのであるが、詳しくは後述する。   In these sample holders 3B to 3F, since the width of the opening 11 is narrower than the width of the opening 11 of the standard sample holder 3A, the amount of the sample that can be packed in these openings 11 is reduced. In actual measurement, a sample holder having an opening 11 having an optimum capacity is selected in accordance with an available sample amount. Depending on which one of the sample holders 3A to 3F is used, a difference occurs in the diffraction line intensity correction processing described later, which will be described in detail later.

なお、試料幅が標準寸法(20mm)よりも狭い試料ホルダ3B〜3F(図(b)〜図(f))を用意することに代えて、標準試料ホルダ3Aだけを用意しておき、試料の量が少ない場合には、図4に示すように、その標準試料ホルダ3Aの開口11内の左端部及び右端部に適宜の幅の非晶質体(例えば、ガラス体)16を装着し、それらの非晶質体16の間の狭くなった領域に試料Sを詰め込むようにしても良い。   Instead of preparing the sample holders 3B to 3F (FIGS. (B) to (f)) whose sample width is narrower than the standard dimension (20 mm), only the standard sample holder 3A is prepared, When the amount is small, as shown in FIG. 4, an amorphous body (for example, a glass body) 16 having an appropriate width is attached to the left end and the right end in the opening 11 of the standard sample holder 3 </ b> A. The sample S may be packed in the narrowed region between the amorphous bodies 16.

図3及び図4において、各試料ホルダ3は、開口11から遠い側の辺部12を図1のθ回転台4の所定の個所に装着することにより、X線光学系内の所定位置に配置される。こうして試料ホルダ3が所定位置に配置されたとき、標準試料ホルダ3A(図3(a))以外の試料ホルダ3B〜3Fに関しては、開口11内に詰め込まれた試料が図8(b)に示すようにX線源Fに対して縦長配置をとるようになっている。   3 and 4, each sample holder 3 is arranged at a predetermined position in the X-ray optical system by mounting the side portion 12 on the side far from the opening 11 at a predetermined position of the θ rotation table 4 in FIG. 1. Is done. When the sample holder 3 is thus arranged at the predetermined position, the sample packed in the opening 11 is shown in FIG. 8B for the sample holders 3B to 3F other than the standard sample holder 3A (FIG. 3A). As described above, the X-ray source F is arranged vertically.

以下、上記構成より成るX線回折装置の動作を図5のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、試料量が多い場合と、試料量が少ない場合とで処理方法に違いがあるので、それらを個別に説明することにする。   The operation of the X-ray diffraction apparatus having the above configuration will be described below with reference to the flowchart of FIG. In this embodiment, since there are differences in processing methods between when the sample amount is large and when the sample amount is small, these will be described individually.

(試料量が多い場合の測定)
測定対象である試料の量が十分にある場合には、測定者は標準試料面積の開口11を備えた図3(a)の試料ホルダ3Aを選択して、その開口11の中に試料を詰め込む。そして、試料が詰め込まれた試料ホルダ3Aを図1のθ回転台4の所定個所に装着する。これにより、図6(a)及び図6(b)に示すようにX線源FからX線検出器10に至るX線光路上に試料Sが配置される。
(Measurement when the amount of sample is large)
When the amount of the sample to be measured is sufficient, the measurer selects the sample holder 3A shown in FIG. 3A having the opening 11 of the standard sample area, and packs the sample in the opening 11. . Then, the sample holder 3A packed with the sample is attached to a predetermined location of the θ rotation table 4 of FIG. As a result, the sample S is placed on the X-ray optical path from the X-ray source F to the X-ray detector 10 as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).

次に、図5のステップS1〜S2において必要に応じて図1のX線光学系の光軸調整を行う。次に、ステップS3で、図2のメモリ24内の所定領域に記憶されている測定条件を読み込む。この測定条件は図1のX線光学系を用いて行われる測定に関する種々の条件のことであり、この測定条件の中には、試料ホルダ3として図3(a)〜(f)のいずれのものが使用されるかの条件が含まれる。   Next, in steps S1 and S2 in FIG. 5, the optical axis of the X-ray optical system in FIG. 1 is adjusted as necessary. Next, in step S3, the measurement conditions stored in a predetermined area in the memory 24 of FIG. 2 are read. These measurement conditions are various conditions related to the measurement performed using the X-ray optical system of FIG. 1, and among these measurement conditions, any of the sample holders 3 of FIGS. The condition of what is used is included.

試料ホルダ3に関する情報は、図1の入力装置20を通して測定者によって予め入力される。入力の方法は、6種類の試料ホルダ3のいずれを選択するかの択一選択方法が望ましい。なお、図4に関連して説明したように、非晶質体16を用いて試料領域を狭める場合には、試料幅Wsを数値入力によって指示することが望ましい。   Information on the sample holder 3 is input in advance by the measurer through the input device 20 of FIG. As an input method, an alternative selection method for selecting one of the six types of sample holders 3 is desirable. As described with reference to FIG. 4, when the sample region is narrowed using the amorphous body 16, it is desirable to indicate the sample width Ws by numerical input.

あるいは、図3(a)〜(f)の各試料ホルダ3に固有のマークを付すと共に、図1のθ回転台4の適所にマーク読取りセンサを設けておき、試料ホルダ4を図1のθ回転台4に装着したときに、装着された試料ホルダ3における開口11の幅(すなわち、試料幅)を自動的に読み取るようにすることもできる。   Alternatively, a unique mark is attached to each sample holder 3 in FIGS. 3A to 3F, and a mark reading sensor is provided at an appropriate position on the θ rotation table 4 in FIG. When mounted on the turntable 4, the width of the opening 11 (that is, the sample width) in the mounted sample holder 3 can be automatically read.

なお、今考えている測定は、試料量が十分に多い場合のことであるので、測定者は図3(a)の標準試料ホルダ3Aを選択し、その開口11の中に試料を詰め込む。そして、図1の入力装置20を通して標準試料ホルダ3Aを選択する旨の指示を行う。   In addition, since the measurement currently considered is a case where the sample amount is sufficiently large, the measurer selects the standard sample holder 3A in FIG. 3A and packs the sample in the opening 11 thereof. Then, an instruction to select the standard sample holder 3A is given through the input device 20 of FIG.

次に、ステップS4で試料ホルダ3が装着されていることを確認した上で、ステップS5において図1のX線源FからCuのKα線を含むX線の放射を開始し、ステップS6において図1のθ回転台4のθ回転及び2θ回転台5の2θ回転を開始する。X線入射角度θ及び回折線検出角度2θのそれぞれが初期値から増大する間、X線入射角度θと試料Sとの間でブラッグの回折条件
2dsinθ=nλ
但し、d:格子面間隔、λ:X線の波長、n:反射次数
が満足されるときに試料Sから回折線が発生する。
Next, after confirming that the sample holder 3 is mounted in step S4, emission of X-rays including Cu Kα rays from the X-ray source F of FIG. 1 is started in step S5, and in FIG. 1 θ rotation of the θ rotation table 4 and 2θ rotation of the 2θ rotation table 5 are started. While each of the X-ray incident angle θ and the diffraction line detection angle 2θ increases from the initial value, Bragg diffraction conditions between the X-ray incident angle θ and the sample S
2 dsin θ = nλ
However, diffraction lines are generated from the sample S when d: lattice spacing, λ: X-ray wavelength, and n: reflection order are satisfied.

この回折線はX線検出器10によって受光され、そのときX線検出器10から検出信号が出力される。この出力信号は強度検出回路15に伝送され、強度検出回路15はその信号に基づいてX線強度を演算する。そのX線強度信号Iobs(θ)は制御装置17へ伝送される。制御装置17は、ステップS7及びS8において所定のサンプリング時間ごとにX線強度信号を積算し、その積算したX線強度を対応する回折角度2θのX線強度Iobs(θ)と決定する(ステップS9)。なお、本明細書では、回折角度2θを変数とする回折線強度I(2θ)を、説明の便宜上、X線入射角度θを変数としてI(θ)のように表記する。 The diffracted rays are received by the X-ray detector 10 and a detection signal is output from the X-ray detector 10 at that time. This output signal is transmitted to the intensity detection circuit 15, and the intensity detection circuit 15 calculates the X-ray intensity based on the signal. The X-ray intensity signal I obs (θ) is transmitted to the control device 17. The controller 17 integrates the X-ray intensity signals at predetermined sampling times in steps S7 and S8, and determines the accumulated X-ray intensity as the X-ray intensity I obs (θ) of the corresponding diffraction angle 2θ (step). S9). In this specification, the diffraction line intensity I (2θ) with the diffraction angle 2θ as a variable is expressed as I (θ) with the X-ray incident angle θ as a variable for convenience of explanation.

以上のようにして、各回折角度2θごとのX線強度Iobs(θ)が求められる。なお、サンプリング時間ごとにX線強度信号を積算してX線強度Iobs(θ)を求める処理を、制御装置17ではなくて強度検出回路15に受け持たせることもできる。 As described above, the X-ray intensity I obs (θ) for each diffraction angle 2θ is obtained. Note that the intensity detection circuit 15, not the control device 17, can take charge of the process of obtaining the X-ray intensity I obs (θ) by integrating the X-ray intensity signals for each sampling time.

サンプリング方法としては、連続サンプリング方法を用いることもできるし、ステップサンプリング方法を用いることもできる。連続サンプリングは、X線検出器10を連続的に2θ回転させながら、所定の時間間隔で2θ角度を更新しながら回折線を取り込む方法である。ステップサンプリングは、X線検出器10を所定の時間間隔で間欠的に2θ回転させて2θ角度を更新しながら、各2θ停止位置において回折線を取り込む方法である。本実施形態では、いずれのサンプリング方法を採用しても良い。   As the sampling method, a continuous sampling method can be used, or a step sampling method can be used. Continuous sampling is a method of capturing diffraction lines while updating the 2θ angle at predetermined time intervals while continuously rotating the X-ray detector 10 by 2θ. Step sampling is a method in which the X-ray detector 10 is intermittently rotated by 2θ at a predetermined time interval to acquire diffraction lines at each 2θ stop position while updating the 2θ angle. In this embodiment, any sampling method may be adopted.

次に、ステップS10において、回折線強度の補正を行うか否かを判断する。この補正は、試料の量が少ない場合、すなわち図3(a)の標準試料ホルダ3A以外の試料ホルダ3B〜3F(図3(b)〜(f))を用いて測定を行った場合に、2θ低角度領域で図14の線図Bや線図Cのように回折線の相対X線強度(強度比)が低下したことを補償するために行うものである。今考えている測定は試料量が十分にあって図3(a)の標準試料ホルダ3Aを使用する場合であり、測定者が標準試料ホルダ3Aを選択していることがステップS3で確認されているので、CPUはステップS10で「No」と判断してステップS12へ進む。   Next, in step S10, it is determined whether or not to correct the diffraction line intensity. This correction is performed when the amount of the sample is small, that is, when measurement is performed using the sample holders 3B to 3F (FIGS. 3B to 3F) other than the standard sample holder 3A of FIG. This is performed in order to compensate for a decrease in the relative X-ray intensity (intensity ratio) of diffraction lines as shown in the diagrams B and C in FIG. The measurement considered now is when the sample amount is sufficient and the standard sample holder 3A of FIG. 3A is used, and it is confirmed in step S3 that the measurer has selected the standard sample holder 3A. Therefore, the CPU makes a “No” determination at step S10 to proceed to step S12.

ステップS7〜S9で測定されたX線強度Iobs(θ)は、測定が行なわれている最中にステップS12において順次に図2のRAM23又はメモリ24内の所定領域に記憶される。また、CPUはステップS13において画像データ、例えばR,G,Bのカラー画像データを生成する。この画像データは1次元画像用のデータであっても良いし、2次元画像用のデータであっても良いし、3次元画像用のデータであっても良い。「1次元画像」とは平面内に描かれる線によって情報を表示する画像である。「2次元画像」とは平面内に描かれる面によって情報を表示する画像である。「3次元画像」とは平面内に描かれる斜視図的な表現によって情報を表示する画像である。 The X-ray intensity I obs (θ) measured in steps S7 to S9 is sequentially stored in a predetermined area in the RAM 23 or the memory 24 in FIG. 2 in step S12 during the measurement. In step S13, the CPU generates image data, for example, R, G, B color image data. This image data may be one-dimensional image data, two-dimensional image data, or three-dimensional image data. A “one-dimensional image” is an image that displays information by lines drawn in a plane. A “two-dimensional image” is an image that displays information by a plane drawn in a plane. A “three-dimensional image” is an image that displays information in a perspective view drawn in a plane.

生成された画像データは、ステップS14において図2のディスプレイ19内の画像コントローラへ伝送され、ディスプレイの画面内に画像として表示される。例えば、図15に示すように、横軸に回折角度2θをとり、縦軸に回折線強度(Intensity)をとった平面座標上に回折線プロファイルAや回折線プロファイルBとして表示される。図15に示すグラフは1次元画像のグラフである。この画像表示は、図1において測定が終了する前から、すなわちθ回転及び2θ回転が所定の最終角度値に到達する前から行うことができ、この場合には、図15において回折線プロファイルA等が2θの低角側から徐々に表示される。   The generated image data is transmitted to the image controller in the display 19 of FIG. 2 in step S14 and displayed as an image on the screen of the display. For example, as shown in FIG. 15, a diffraction line profile A and a diffraction line profile B are displayed on the plane coordinates with the diffraction angle 2θ on the horizontal axis and the diffraction line intensity (Intensity) on the vertical axis. The graph shown in FIG. 15 is a graph of a one-dimensional image. This image display can be performed before the measurement is completed in FIG. 1, that is, before the θ rotation and 2θ rotation reach a predetermined final angle value. In this case, the diffraction line profile A or the like in FIG. Are gradually displayed from the low angle side of 2θ.

CPUは、測定によって得られたIobs(θ)に基づいてプリンタ18用の印字データを作成してその印字データをプリンタ18の駆動制御回路へ送ることができる。これにより、Iobs(θ)を紙等の上に印字できる。なお、印字の場合には、θ−2θの走査測定の最中から印字を始める必要性は少ないと考えられるので、θ−2θ走査測定が終了した後に測定結果データに基づいて印字データを生成することで十分である。以上の処理が所望の回折角度2θの最後まで行なわれて、X線回折測定が終了すると(ステップS15でYES)、測定が終了する。 The CPU can create print data for the printer 18 based on I obs (θ) obtained by the measurement and send the print data to the drive control circuit of the printer 18. Thereby, I obs (θ) can be printed on paper or the like. In the case of printing, there is little need to start printing during the scan measurement of θ-2θ, so print data is generated based on the measurement result data after the θ-2θ scan measurement is completed. That is enough. When the above processing is performed to the end of the desired diffraction angle 2θ and the X-ray diffraction measurement is finished (YES in step S15), the measurement is finished.

(試料量が少ない場合の測定)
測定対象である試料の量が少なくて図3(a)の標準の試料ホルダ3Aの開口11の全領域を埋めることができない場合には、測定者はその試料量に応じて試料領域11が小さい試料ホルダ3B〜3F(図3(b)〜(f))のいずれか1つを選択して、その開口11の中に試料を詰め込む。そして、試料が詰め込まれた試料ホルダを図1のθ回転台4の所定個所に装着する。これにより、図9(a)及び図9(b)に示すように、試料幅Wsが標準の試料幅Wrよりも狭い縦長配置の試料Sが、X線源FからX線検出器10に至るX線光路上に配置される。
(Measurement when sample amount is small)
When the amount of the sample to be measured is small and the entire region of the opening 11 of the standard sample holder 3A in FIG. 3A cannot be filled, the measurer has a small sample region 11 according to the sample amount. Any one of the sample holders 3B to 3F (FIGS. 3B to 3F) is selected, and the sample is packed into the opening 11 thereof. Then, the sample holder packed with the sample is attached to a predetermined portion of the θ turntable 4 in FIG. As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B, the vertically long sample S having the sample width Ws narrower than the standard sample width Wr reaches the X-ray detector 10 from the X-ray source F. It is arranged on the X-ray optical path.

量の少ない試料の測定を行う場合、図5のステップS1〜S9として標準充填試料と同じ工程が実行される。但し、測定を始める前に測定者は、使用する試料ホルダとして試料幅の狭い図3(b)から図3(f)のうちのいずれかを選択するので、CPUはステップS10において強度補正を行うものと判断する(ステップS10でYES)。すると、制御はステップS11へ進み、図1のX線光学系においてθ−2θ走査回転が行なわれている最中に、強度検出回路15から出力された強度Iobs(θ)をサンプリング時間の経過ごとに所定の補正処理によって真の強度Itru(θ)へ補正する。 When measuring a sample with a small amount, the same steps as those for the standard packed sample are performed as steps S1 to S9 in FIG. However, before starting the measurement, the measurer selects one of the narrow sample widths from FIG. 3B to FIG. 3F as the sample holder to be used, so the CPU performs intensity correction in step S10. Judgment is made (YES in step S10). Then, the control proceeds to step S11, and the intensity I obs (θ) output from the intensity detection circuit 15 is sampled over the course of the sampling time while the θ-2θ scanning rotation is performed in the X-ray optical system of FIG. correcting the true intensity I tru (θ) by a predetermined correction process on each.

図8(b)の縦長配置に置かれた試料に関しては、図14に線図B又は線図Cで示すように回折角度2θの比較的高角度側から回折線の相対X線強度(強度比)の低下が始まり、仮に回折線の測定データが得られたとしても、そのデータは相対X線強度が一定の状態下で得られた標準充填試料と比較し得る汎用性を有していない。図5のステップS11で行う補正は、そのような相対X線強度の低下を補償して測定データに汎用性を持たせるために行われるものである。   For the sample placed in the vertically long arrangement of FIG. 8B, the relative X-ray intensity (intensity ratio) of the diffraction line from a relatively high angle side of the diffraction angle 2θ as shown in the line B or line C in FIG. Even if measurement data of diffraction lines are obtained, the data does not have versatility that can be compared with a standard packed sample obtained under a condition where the relative X-ray intensity is constant. The correction performed in step S11 in FIG. 5 is performed in order to compensate for such a decrease in relative X-ray intensity and to make the measurement data versatile.

この強度補正を詳しく説明する。図12において、試料Sの試料幅を「2A」、その試料幅2Aから計算される発散スリット2の実効発散角を「β」、試料幅中心CよりもX線源Fから遠い側の実効発散角部分を「β1」、試料幅中心CよりもX線源Fに近い側の実効発散角部分を「β2」とし、さらに、試料SへのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」とすれば、試料幅2Aから計算された実効発散角部分β1及びβ2は、
tanβ1=(sinθ)/{(R/A)−cosθ} …(4)
tanβ2=(sinθ)/{(R/A)+cosθ} …(5)
によって求めることができ、実効発散角βは、
β=β1+β2
である。CPUは上式(4)、(5)の演算処理を行なって、回折角度2θごとに実効発散角部分β1,β2を求める。
This intensity correction will be described in detail. In FIG. 12, the sample width of the sample S is “2A”, the effective divergence angle of the divergence slit 2 calculated from the sample width 2A is “β”, and the effective divergence on the side farther from the X-ray source F than the sample width center C is. The angle portion is “β1”, the effective divergence angle portion closer to the X-ray source F than the sample width center C is “β2”, the X-ray incident angle to the sample S is “θ”, and the goniometer radius is “ R ”, the effective divergence angle portions β1 and β2 calculated from the sample width 2A are
tan β1 = (sin θ) / {(R / A) −cos θ} (4)
tan β2 = (sin θ) / {(R / A) + cos θ} (5)
The effective divergence angle β is
β = β1 + β2
It is. The CPU performs arithmetic processing of the above equations (4) and (5) to obtain effective divergence angle portions β1 and β2 for each diffraction angle 2θ.

次に、発散スリット2の実際の発散角を「γ(ガンマ)」とし、X線検出器10の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)とし、真のX線強度をItru(θ)とすれば、
tru(θ)={γ/(β1+β2)}×Iobs(θ) …(6)
であるので、CPUは、図1の強度検出回路15から出力された強度データIobs(θ)に関して上式(6)の演算処理を行なって当該X線強度Iobs(θ)を補正して、真のX線強度Itru(θ)を求める。
Next, the actual divergence angle of the divergence slit 2 is “γ (gamma)”, the X-ray intensity calculated based on the output of the X-ray detector 10 is I obs (θ), and the true X-ray intensity is I If true (θ),
I true (θ) = {γ / (β1 + β2)} × I obs (θ) (6)
Therefore, the CPU corrects the X-ray intensity I obs (θ) by performing the calculation process of the above equation (6) for the intensity data I obs (θ) output from the intensity detection circuit 15 in FIG. Then, the true X-ray intensity I tru (θ) is obtained.

なお、上式(6)を用いた補正は、試料Sの試料幅2Aに基づいて決められる発散スリット2の実効発散角βが実際の発散角γよりも小さい領域(すなわち、実効発散角部分β1,β2が実際の発散角γの半分よりも小さい領域)において有効に用いられるものである。   The correction using the above equation (6) is a region where the effective divergence angle β of the divergence slit 2 determined based on the sample width 2A of the sample S is smaller than the actual divergence angle γ (that is, the effective divergence angle portion β1). , Β2 is effectively used in a region where the actual divergence angle γ is smaller than half of the actual divergence angle γ.

こうして求められたItru(θ)は、例えば図14のグラフにおいて線図B(試料幅10mm)又は線図C(試料幅5mm)の相対X線強度が左下がりに低下する部分が、相対X線強度=1となるように補正されたことに相当している。これにより、補正によって求められた回折線強度Itru(θ)の相対X線強度は回折角度2θの広い範囲で正しい一定値を維持するように補償され、従って、このItru(θ)を標準データと比較することにより正しい定性分析を行うことができる。 For example, in the graph of FIG. 14, I tr (θ) obtained in this way is the portion where the relative X-ray intensity of the diagram B (sample width 10 mm) or the diagram C (sample width 5 mm) decreases to the lower left. This corresponds to correction so that the line intensity = 1. As a result, the relative X-ray intensity of the diffraction line intensity I tru (θ) obtained by the correction is compensated so as to maintain a correct constant value over a wide range of the diffraction angle 2θ. Therefore, this I tru (θ) is standardized. A correct qualitative analysis can be performed by comparing with the data.

本実施形態では、図5のステップS11において、図12に示すように試料幅2AをX線源Fから遠い側と近い側の2つの部分に分けて強度補正式を規定し、それらの補正式を用いて補正を行った。しかしながら、強度補正式はこれだけに限定されるものではなく、例えば、図11に示すように、試料幅2Aを2つの部分に分けることなく、試料幅2Aの全体に基づいて実効発散角βを求め、測定データIobs(θ)をこの実効発散角βに基づいて補正しても良い。 In the present embodiment, in step S11 in FIG. 5, the intensity correction formula is defined by dividing the sample width 2A into two parts on the far side and the near side from the X-ray source F as shown in FIG. Was used to correct. However, the intensity correction formula is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, the effective divergence angle β is obtained based on the entire sample width 2A without dividing the sample width 2A into two parts. The measurement data I obs (θ) may be corrected based on the effective divergence angle β.

この場合、実効発散角βは、試料幅2Aから、
tanβ=(sinθ)/(R/2A) …(1)
によって求められ、真のX線強度Itru(θ)は、
tru(θ)=(γ/β)Iobs(θ) …(2)
によって求められる。
なお、上式(2)を用いた補正は、試料の試料幅に基づいて決められる発散スリットの実効発散角βが実際の発散角γよりも小さい領域において有効に用いられるものである。
In this case, the effective divergence angle β is calculated from the sample width 2A.
tan β = (sin θ) / (R / 2A) (1)
And the true X-ray intensity I tru (θ) is
I true (θ) = (γ / β) I obs (θ) (2)
Sought by.
The correction using the above equation (2) is effectively used in a region where the effective divergence angle β of the divergence slit determined based on the sample width of the sample is smaller than the actual divergence angle γ.

以上のように、本実施形態のX線回折装置によれば、X線検出器10の出力に基づいて求めたX線強度Iobs(θ)を、試料Sの試料幅から計算された発散スリット2の実効発散角に基づいて補正することにしたので、縦長配置された試料Sに関しての2θ低角度領域内での相対X線強度(強度比)の減少を補償してその相対X線強度を一定に維持できる。このため、試料幅の狭い試料Sの回折プロファイルを標準試料幅の試料の標準回折プロファイルと比較して定性分析を行ったとき、正確な分析結果を得ることができる。   As described above, according to the X-ray diffraction apparatus of the present embodiment, the diverging slit 2 calculated from the sample width of the sample S using the X-ray intensity Iobs (θ) obtained based on the output of the X-ray detector 10. Since the correction was made based on the effective divergence angle, the decrease in the relative X-ray intensity (intensity ratio) in the 2θ low-angle region with respect to the vertically arranged sample S was compensated to make the relative X-ray intensity constant. Can be maintained. For this reason, when a qualitative analysis is performed by comparing the diffraction profile of the sample S having a narrow sample width with the standard diffraction profile of the sample having the standard sample width, an accurate analysis result can be obtained.

(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、図1に示したX線光学系は、θ−2θ回転によってX線光軸が描く平面である回折面が鉛直面となる、いわゆる縦型ゴニオメータを用いたが、この縦型ゴニオメータに代えて、回折面が水平面となる、いわゆる横型ゴニオメータを用いることもできる。
(Other embodiments)
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
For example, the X-ray optical system shown in FIG. 1 uses a so-called vertical goniometer in which the diffraction plane, which is a plane drawn by the X-ray optical axis by θ-2θ rotation, is a vertical plane. Thus, a so-called horizontal goniometer in which the diffractive surface is a horizontal plane can be used.

以上に説明した実施形態では、図3に示したように6種類の試料ホルダ3を用いて測定を行うことを考えたが、試料ホルダ3の種類は6種類に限られない。また、6種類であっても、試料幅の具体的な値を適宜に変更できる。また、試料幅が異なった複数の試料ホルダを用意するのではなく、標準の試料ホルダの開口に非晶質体を装着することによって開口幅(すなわち試料幅)を変更することもできる。   In the embodiment described above, it is considered to perform measurement using six types of sample holders 3 as shown in FIG. 3, but the types of sample holders 3 are not limited to six types. Even if there are six types, the specific value of the sample width can be changed as appropriate. Further, instead of preparing a plurality of sample holders having different sample widths, the opening width (that is, the sample width) can be changed by attaching an amorphous body to the opening of the standard sample holder.

図1に示した実施形態において、受光スリット9とX線検出器10との間にモノクロメータ、いわゆるカウンタモノクロメータ(図示せず)を追加して設けることができる。このモノクロメータは、例えばグラファイトによって形成できる。このモノクロメータは、試料Sからの回折線を選択的に回折してX線検出器10へ導き、それ以外の不要なX線がX線検出器19に取り込まれることを防止する。このカウンタモノクロメータを設けることにより、次の効果が得られる。   In the embodiment shown in FIG. 1, a monochromator, a so-called counter monochromator (not shown) can be additionally provided between the light receiving slit 9 and the X-ray detector 10. This monochromator can be formed of, for example, graphite. This monochromator selectively diffracts the diffraction lines from the sample S and guides them to the X-ray detector 10, and prevents other unnecessary X-rays from being taken into the X-ray detector 19. By providing this counter monochromator, the following effects can be obtained.

本実施形態のスリット補正によれば、回折線強度比が正しく測定できるという効果を得ることができる。しかしながら、その効果と同時に、ピーク強度の補正係数に比例して、バックグラウンド強度も増加する傾向がある。これは試料板の試料以外の場所から散乱される散乱X線による妨害がその原因であるが、カウンタモノクロメータを使用することによって元データのバックグラウンドを下げておけば、補正後のデータにおいてもバックグラウンド増加は少なく抑えられる。   According to the slit correction of this embodiment, the effect that the diffraction line intensity ratio can be measured correctly can be obtained. However, simultaneously with the effect, the background intensity tends to increase in proportion to the correction coefficient of the peak intensity. This is caused by interference from scattered X-rays scattered from places other than the sample on the sample plate. However, if the background of the original data is lowered by using a counter monochromator, the corrected data can be used. The background increase can be reduced.

なお、カウンタモノクロメータそれ自体は、従来から知られている構造のものを用いることができるので、詳しい図示を省略するが、例えば特開平6−109668号公報に開示されているモノクロメータを用いることができる。   The counter monochromator itself can be of a conventionally known structure, and therefore detailed illustration is omitted. For example, a monochromator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-109668 is used. Can do.

本発明者は、ゴニオメータ半径R=150mm,発散スリットの実際の発散角が1.25°、試料幅2Aが20mmのX線光学系を用いて回折線強度Iobs(θ)を求め、さらにその回折線強度を補正して回折線強度Itru(θ)を求める実験を行なった。その結果、図15のデータ出力に示す結果を得た。このデータ出力において回折線プロファイルBは強度補正しない状態のプロファイルである。回折線プロファイルAは強度補正を行った後のプロファイルである。 The inventor obtains the diffraction line intensity I obs (θ) using an X-ray optical system having a goniometer radius R = 150 mm, an actual divergence angle of the divergence slit of 1.25 °, and a sample width 2A of 20 mm. An experiment was performed to correct the diffraction line intensity and obtain the diffraction line intensity I tru (θ). As a result, the result shown in the data output of FIG. 15 was obtained. In this data output, the diffraction line profile B is a profile in which the intensity is not corrected. The diffraction line profile A is a profile after intensity correction.

なお、図12に基づいた計算によると、ゴニオメータ半径R=150mm、発散スリットの実際の発散角が1.25°、試料幅2Aが20mmの測定時には2θ<20.08°の領域で相対X線強度(強度比)が低下するという計算結果である。   According to the calculation based on FIG. 12, relative X-rays are measured in the region of 2θ <20.08 ° when measuring the goniometer radius R = 150 mm, the actual divergence angle of the divergence slit is 1.25 °, and the sample width 2A is 20 mm. This is a calculation result that strength (strength ratio) decreases.

図15の結果では、回折角度2θが約20°よりも大きい領域ではプロファイルAとプロファイルBは略一致して重なっている。回折角度2θが約20°よりも小さい領域では、補正後の強度値が補正前の強度値よりも大きくなっている。補正後の強度値Aが補正前の強度値Bよりも大きくなっているということは、本発明により2θが約20°の低角度領域で回折線の相対X線強度(強度比)が一定の正しい値に矯正されたことを示している。   In the result of FIG. 15, in the region where the diffraction angle 2θ is larger than about 20 °, the profile A and the profile B substantially coincide and overlap. In the region where the diffraction angle 2θ is smaller than about 20 °, the intensity value after correction is larger than the intensity value before correction. The fact that the corrected intensity value A is larger than the uncorrected intensity value B means that the relative X-ray intensity (intensity ratio) of diffraction lines is constant in the low angle region where 2θ is about 20 ° according to the present invention. This indicates that the value has been corrected to the correct value.

本発明に係るX線回折測定方法を実施するX線回折装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the X-ray-diffraction apparatus which implements the X-ray-diffraction measuring method which concerns on this invention. 図1の電気的な制御系を詳しく示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical control system of FIG. 1 in detail. 図1に示すX線光学系で用いる試料ホルダの例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the sample holder used with the X-ray optical system shown in FIG. 図1に示すX線光学系で用いる試料ホルダの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the sample holder used with the X-ray optical system shown in FIG. 図1の装置によって行われる制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control performed by the apparatus of FIG. 標準の試料ホルダを用いた測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement using a standard sample holder. 図6と同じ測定例における異なる測定タイミングの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a different measurement timing in the same measurement example as FIG. 少ない試料のための配置の仕方に関する2つの例を示す図である。It is a figure which shows two examples regarding the method of arrangement | positioning for few samples. 本発明に係るX線回折測定方法の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the X-ray-diffraction measuring method which concerns on this invention. 図9と同じ測定方法における異なる測定タイミングの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a different measurement timing in the same measuring method as FIG. 試料の試料幅に基づいて発散スリットの実効発散角を求める際の条件を示す図である。It is a figure which shows the conditions at the time of calculating | requiring the effective divergence angle of a divergence slit based on the sample width of a sample. 試料の試料幅に基づいて発散スリットの実効発散角を求める際の他の条件を示す図である。It is a figure which shows the other conditions at the time of calculating | requiring the effective divergence angle of a divergence slit based on the sample width of a sample. X線照射幅の左右非対称性を示すグラフである。It is a graph which shows the left-right asymmetry of X-ray irradiation width. 回折線強度の回折角依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the diffraction angle dependence of diffraction line intensity. 本発明方法を用いた実験の結果を示すデータ出力である。It is a data output which shows the result of the experiment using this invention method.

符号の説明Explanation of symbols

1.X線回折装置、 2.発散スリット、 3.試料ホルダ、 4.θ回転台、
5.2θ回転台、 6.検出器アーム、 7.X線管、 8.散乱スリット、
9.受光スリット、 10.X線検出器、 11.開口、 13.θ回転機構、
14.2θ回転機構、 16.非晶質体、 17.制御装置、 20.入力装置、
24.メモリ、 25.バス、 C.試料幅中心、 Cg.ゴニオメータ円、
Cf.集中円、 F.X線源(X線焦点)、 Hr.標準の試料高さ、
Hs.狭い試料高さ、 R.ゴニオメータ半径、 R1.入射X線、 R2.回折線、
S.試料、 W0.X線照射幅、 Wr.標準試料幅、 Ws.狭い試料幅、
θ.X線入射角、 2θ.回折角、 ω.軸線
1. 1. X-ray diffractometer, 2. Diverging slit, Sample holder, 4. θ turntable,
5. 2θ turntable; 6. a detector arm; X-ray tube, 8. Scattering slit,
9. Receiving slit, 10. X-ray detector, 11. Opening, 13. θ rotation mechanism,
14.2θ rotation mechanism, Amorphous body, 17. Control device, 20. Input device,
24. Memory, 25. Bus, C.I. Sample width center, Cg. Goniometer circle,
Cf. Concentrated circle, F. X-ray source (X-ray focal point), Hr. Standard sample height,
Hs. Narrow sample height; Goniometer radius, R1. Incident X-rays, R2. Diffraction lines,
S. Sample, W0. X-ray irradiation width, Wr. Standard sample width, Ws. Narrow sample width,
θ. X-ray incident angle, 2θ. Diffraction angle, ω. Axis

Claims (9)

X線源から放射されたX線を発散スリットによって規制して試料に照射し、該試料から出た回折線をX線検出手段によって検出するX線回折測定方法において、
前記発散スリットの発散角は固定値であり、
前記発散スリットは試料幅方向のX線照射幅を規制するスリットであり、
前記試料は、その試料幅が標準試料幅よりも狭く、その試料高さが標準試料高さと同じである縦長配置に配置され、
前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度を、試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正する
ことを特徴とするX線回折測定方法。
In an X-ray diffraction measurement method in which X-rays radiated from an X-ray source are regulated by a diverging slit and irradiated on a sample, and a diffraction line emitted from the sample is detected by an X-ray detection means.
The divergence angle of the divergence slit is a fixed value,
The divergent slit is a slit that regulates the X-ray irradiation width in the sample width direction,
The sample is arranged in a vertically long arrangement in which the sample width is narrower than the standard sample width and the sample height is the same as the standard sample height,
An X-ray diffraction measurement method, wherein an X-ray intensity obtained based on an output of the X-ray detection means is corrected based on an effective divergence angle calculated from a sample width.
請求項1記載のX線回折測定方法において、
試料の試料幅を「2A」、試料へのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、前記実効発散角「β」を、
tanβ=(sinθ)/(R/2A)
に基づいて求め、
前記発散スリットの実際の発散角を「γ」とし、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)=(γ/β)Iobs(θ)
に基づいて求める
ことを特徴とするX線回折測定方法。
The X-ray diffraction measurement method according to claim 1,
When the sample width of the sample is “2A”, the X-ray incident angle to the sample is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β”
tan β = (sin θ) / (R / 2A)
Based on
Wherein the actual divergence angle of the divergence slit and "γ", when the X-ray intensity calculated based on the output of the X-ray detector was set to I obs (theta), true X-ray intensity I tru the (theta) ,
I true (θ) = (γ / β) I obs (θ)
X-ray diffraction measurement method characterized in that it is obtained based on
請求項1記載のX線回折測定方法において、
試料の試料幅を「2A」、試料へのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、前記実効発散角「β」のうち試料幅中心よりもX線源から遠い側の実効発散角部分「β1」、及び前記実効発散角「β」のうち試料幅中心よりもX線源に近い側の実効発散角部分「β2」を、
tanβ1=(sinθ)/{(R/A)−cosθ}
tanβ2=(sinθ)/{(R/A)+cosθ}
に基づいて求め、
前記発散スリットの実際の発散角を「γ」とし、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)={γ/(β1+β2)}×Iobs(θ)
に基づいて求める
ことを特徴とするX線回折測定方法。
The X-ray diffraction measurement method according to claim 1,
When the sample width of the sample is “2A”, the X-ray incident angle to the sample is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β” is farther from the X-ray source than the sample width center. Side effective divergence angle portion “β1” and effective divergence angle portion “β2” of the effective divergence angle “β” closer to the X-ray source than the center of the sample width,
tan β1 = (sin θ) / {(R / A) −cos θ}
tan β2 = (sin θ) / {(R / A) + cos θ}
Based on
Wherein the actual divergence angle of the divergence slit and "γ", when the X-ray intensity calculated based on the output of the X-ray detector was set to I obs (theta), true X-ray intensity I tru the (theta) ,
I true (θ) = {γ / (β1 + β2)} × I obs (θ)
X-ray diffraction measurement method characterized in that it is obtained based on
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のX線回折測定方法において、前記試料から出た回折線は受光スリット及びモノクロメータを通して前記X線検出手段に検出され、前記モノクロメータは前記試料からの回折線を選択的に回折して前記X線検出手段へ導くことを特徴とするX線回折測定方法。   4. The X-ray diffraction measurement method according to claim 1, wherein a diffraction line emitted from the sample is detected by the X-ray detection unit through a light receiving slit and a monochromator, and the monochromator is An X-ray diffraction measurement method comprising selectively diffracting a diffraction line from a sample and introducing the diffraction line to the X-ray detection means. X線を放射するX線源と、
試料を支持する試料ホルダと、
前記X線源から放射されたX線の発散を規制して前記試料へ導く発散スリットと、
前記試料から出た回折線を検出するX線検出手段と、
前記X線検出手段の出力信号に基づいてX線強度を求めるX線強度演算手段と、を有し、
前記発散スリットの発散角は固定であり、
前記発散スリットは前記試料ホルダに支持された試料の試料幅方向のX線照射幅を規制するスリットであり、
前記試料ホルダは、前記試料を、その試料幅が標準試料幅よりも狭く、その試料高さが標準試料高さと同じである縦長配置に支持し、
前記X線強度演算手段は、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度Iobs(θ)を、試料の試料幅から計算された実効発散角に基づいて補正して真のX線強度Itru(θ)を求める
ことを特徴とするX線回折装置。
An X-ray source emitting X-rays;
A sample holder for supporting the sample;
A divergence slit that regulates the divergence of X-rays emitted from the X-ray source and guides it to the sample;
X-ray detection means for detecting diffraction lines emitted from the sample;
X-ray intensity calculation means for obtaining X-ray intensity based on an output signal of the X-ray detection means,
The divergence angle of the divergence slit is fixed,
The divergent slit is a slit that regulates the X-ray irradiation width in the sample width direction of the sample supported by the sample holder,
The sample holder supports the sample in a vertically long arrangement in which the sample width is narrower than the standard sample width and the sample height is the same as the standard sample height,
The X-ray intensity calculation means corrects the X-ray intensity I obs (θ) obtained based on the output of the X-ray detection means based on the effective divergence angle calculated from the sample width of the sample, thereby obtaining a true X An X-ray diffraction apparatus characterized by obtaining a line intensity I true (θ).
請求項5記載のX線回折装置において、
前記X線強度演算手段は、
試料の試料幅を「2A」、試料へのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、前記実効発散角「β」を
tanβ=(sinθ)/(R/2A)
に基づいて演算し、
前記発散スリットの実際の発散角を「γ」とし、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)=(γ/β)Iobs(θ)
に基づいて演算する
ことを特徴とするX線回折装置。
The X-ray diffraction apparatus according to claim 5,
The X-ray intensity calculation means
When the sample width of the sample is “2A”, the X-ray incident angle to the sample is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β” is
tan β = (sin θ) / (R / 2A)
Based on
Wherein the actual divergence angle of the divergence slit and "γ", when the X-ray intensity calculated based on the output of the X-ray detector was set to I obs (theta), true X-ray intensity I tru the (theta) ,
I true (θ) = (γ / β) I obs (θ)
An X-ray diffractometer that calculates based on the above.
請求項5記載のX線回折装置において、
前記X線強度演算手段は、
試料の試料幅を「2A」、試料へのX線入射角度を「θ」、ゴニオメータ半径を「R」としたとき、前記実効発散角「β」のうち試料幅中心よりもX線源から遠い側の実効発散角部分「β1」、及び前記実効発散角「β」のうち試料幅中心よりもX線源に近い側の実効発散角部分「β2」を、
tanβ1=(sinθ)/{(R/A)−cosθ}
tanβ2=(sinθ)/{(R/A)+cosθ}
に基づいて演算し、
前記発散スリットの発散角を「γ」とし、前記X線検出手段の出力に基づいて求めたX線強度をIobs(θ)としたとき、真のX線強度Itru(θ)を、
tru(θ)={γ/(β1+β2)}×Iobs(θ)
に基づいて演算する
ことを特徴とするX線回折装置。
The X-ray diffraction apparatus according to claim 5,
The X-ray intensity calculation means
When the sample width of the sample is “2A”, the X-ray incident angle to the sample is “θ”, and the goniometer radius is “R”, the effective divergence angle “β” is farther from the X-ray source than the sample width center. Side effective divergence angle portion “β1” and effective divergence angle portion “β2” of the effective divergence angle “β” closer to the X-ray source than the center of the sample width,
tan β1 = (sin θ) / {(R / A) −cos θ}
tan β2 = (sin θ) / {(R / A) + cos θ}
Based on
When the divergence angle of the divergence slit is “γ” and the X-ray intensity calculated based on the output of the X-ray detection means is I obs (θ), the true X-ray intensity I tru (θ) is
I true (θ) = {γ / (β1 + β2)} × I obs (θ)
An X-ray diffractometer that calculates based on the above.
請求項5から請求項7のいずれか1つに記載のX線回折装置において、前記X線強度演算手段は、前記X線検出手段の出力信号を所定のサンプリング時間積分してX線強度Iobs(θ)を求め、さらに1回のサンプリング時間ごとにX線強度Iobs(θ)から真のX線強度Itru(θ)を求め、その真のX線強度Itru(θ)を保存することを特徴とするX線回折装置。   8. The X-ray diffraction apparatus according to claim 5, wherein the X-ray intensity calculation unit integrates an output signal of the X-ray detection unit with a predetermined sampling time to obtain an X-ray intensity Iobs ( θ), and the true X-ray intensity Itru (θ) is obtained from the X-ray intensity Iobs (θ) at every sampling time, and the true X-ray intensity Itru (θ) is stored. X-ray diffractometer. 請求項5から請求項8のいずれか1つに記載のX線回折装置において、前記試料ホルダと前記X線検出手段との間に設けられた受光スリットと、該受光スリットと前記X線検出手段との間に設けられたモノクロメータとを有し、該モノクロメータは前記試料からの回折線を選択的に回折して前記X線検出手段へ導くモノクロメータであることを特徴とするX線回折装置。   The X-ray diffractometer according to any one of claims 5 to 8, wherein a light receiving slit provided between the sample holder and the X-ray detecting means, the light receiving slit and the X-ray detecting means X-ray diffraction, wherein the monochromator is a monochromator that selectively diffracts diffraction lines from the sample and guides them to the X-ray detection means apparatus.
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